[發(fā)明專利]一種連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010450279.9
• 申請(qǐng)日: 2020-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN111621119A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊帆;王榮國(guó);劉冠軍;劉文博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08K7/06;C08J5/24;F16B33/00;F16B35/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓，本發(fā)明屬于螺紋緊固件領(lǐng)域，它為了解決現(xiàn)有復(fù)合材料螺栓強(qiáng)度低、尺寸大的問題。本發(fā)明連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓是以連續(xù)碳纖維作為增強(qiáng)體，以咪唑環(huán)氧樹脂作為基體制成預(yù)浸料，預(yù)浸料按照質(zhì)量百分含量由連續(xù)碳纖維、咪唑環(huán)氧樹脂和固化劑而成，通過預(yù)浸料固化成型連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓。該連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓可以為M5、M6或M8六角頭螺栓。本發(fā)明連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓采用了連續(xù)纖維，具有較高的強(qiáng)度，尺寸達(dá)到了傳統(tǒng)金屬螺栓的尺寸大小，與金屬螺栓相比具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐候、絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于螺紋緊固件領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維復(fù)合材料螺栓。

背景技術(shù)

碳纖維是一種含碳量在95％以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好，具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。

環(huán)氧樹脂是指分子中含有兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的一類聚合物的總稱。它是環(huán)氧氯丙烷與雙酚A或多元醇的縮聚產(chǎn)物。其力學(xué)性能高，粘附力強(qiáng)，固化收縮率小，工藝性好，固化基本不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物，具有優(yōu)良的電絕緣性能，穩(wěn)定性好，抗化學(xué)藥品性優(yōu)良。

碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、抗疲勞性能強(qiáng)、耐腐蝕、耐絕緣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、體育等各個(gè)領(lǐng)域。由于復(fù)合材料具有耐腐蝕性和絕緣性，因此各種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件和制品在化工防腐和電氣工程中得到了普遍應(yīng)用。而在這些設(shè)備進(jìn)行連接時(shí)，傳統(tǒng)地采用金屬材料進(jìn)行連接，如金屬螺栓等，但在某些特定環(huán)境中，這種鋼制的螺紋制品容易腐蝕生銹，而難以拆卸。與金屬材料相比，復(fù)合材料螺栓具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐疲勞性、電氣絕緣性、絕熱性、非磁性、輕量性及可裝飾性等性能，故而復(fù)合材料螺栓在國(guó)內(nèi)外的化工防腐、電氣工程、鐵路運(yùn)輸、船舶、航空等領(lǐng)域已取得了廣泛的應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)復(fù)合材料螺栓使用的大多是短纖維，具有強(qiáng)度低、尺寸大等缺點(diǎn)，無法滿足大多數(shù)使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有復(fù)合材料螺栓強(qiáng)度低、尺寸大的問題，而提供一種連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓。

本發(fā)明連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓是以連續(xù)碳纖維作為增強(qiáng)體，以咪唑環(huán)氧樹脂作為基體制成預(yù)浸料，預(yù)浸料按照質(zhì)量百分含量由60％～70％的連續(xù)碳纖維、20％～30％的咪唑環(huán)氧樹脂和5％～15％固化劑而成，通過預(yù)浸料固化成型連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓。

本發(fā)明所述的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料螺栓與金屬螺栓尺寸相同，此種復(fù)合材料螺栓因?yàn)椴捎昧诉B續(xù)纖維，因此具有較高的強(qiáng)度，尺寸達(dá)到了傳統(tǒng)金屬螺栓的尺寸大小，制備的此種復(fù)合材料螺栓，與金屬螺栓相比具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐候、絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)，在化工防腐、電氣工程、鐵路運(yùn)輸、船舶、航空等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白。

附圖說明

圖1為本發(fā)明連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓的尺寸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為栓帽的尺寸結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓是以連續(xù)碳纖維作為增強(qiáng)體，以咪唑環(huán)氧樹脂作為基體制成預(yù)浸料，預(yù)浸料按照質(zhì)量百分含量由60％～70％的連續(xù)碳纖維、20％～30％的咪唑環(huán)氧樹脂和5％～15％固化劑而成，通過預(yù)浸料固化成型連續(xù)碳纖維復(fù)合材料螺栓。