[發明專利]一種熱塑性復合材料螺栓及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011090606.0
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112373067A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 朱波;徐長水
• 申請（專利權）人: 山東中航和輝復合材料有限公司;山東中航和輝航空標準件有限責任公司
• 主分類號: B29C70/52
• 分類號: B29C70/52;B29C70/34;F16B35/00;B29L1/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明公開了一種熱塑性復合材料螺栓及其制備方法與應用，屬于材料領域，該結構包括如下部分：熱塑性混雜纖維增強芯、表面熱塑性混雜纖維纏繞螺紋層。其中熱塑性混雜纖維增強芯采用高模量碳纖維為主體，混雜高強度碳纖維和高韌性纖維為混雜纖維，該芯部材料采用拉擠成型工藝以熱熔方式在單向連續纖維之間通過加熱方式滲入熱塑性樹脂構成；在復合增強芯的表面采用而為纏繞工藝制備表面增強層，該螺旋表面增強層可適用于螺栓的表面螺紋的二次模壓塑化加工。

技術領域

本發明屬于一種熱塑性復合材料機械部件，特別涉及一種熱塑性復合材料的桿狀螺栓。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

隨著熱固性復合材料制備和應用過程中的諸多問題逐漸顯現，對于熱固性復合材料的二次回收利用成為解決復合材料連續和長期使用的主要技術難題，而熱塑性復合材料由于其樹脂基體的可反復塑化加工的特點，成為取代熱固性復合材料的主要特色產品。目前采用熱塑性基體制備的纖維增強復合材料的桿材或棒材，成為結構部件和機械部件復合材料化的主要應用產品，其中為了適應復合材料的連接和裝配特點，采用具有螺紋的桿狀結構成為目前復合材料部件的主要產品，可適用于各種機械裝配和連接。

但發明人發現：現有具有螺紋的桿狀結構的性能仍有待提升，以滿足特殊領域的機械裝配和連接要求。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種熱塑性復合材料螺栓的結構，該結構包括如下部分：熱塑性混雜纖維增強芯、表面熱塑性混雜纖維纏繞螺紋層。其中熱塑性混雜纖維增強芯采用高模量碳纖維為主體，混雜高強度碳纖維和高韌性纖維為混雜纖維，該芯部材料采用拉擠成型工藝以熱熔方式在單向連續纖維之間通過加熱方式滲入熱塑性樹脂構成；在復合增強芯的表面采用而為纏繞工藝制備表面增強層，該螺旋表面增強層可適用于螺栓的表面螺紋的二次模壓塑化加工。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種熱塑性復合材料螺栓，包括：熱塑性混雜纖維增強芯、表面熱塑性混雜纖維纏繞螺紋層；所述表面熱塑性混雜纖維纏繞螺紋層包括：表面增強層和螺紋層；所述熱塑性混雜纖維增強芯外側纏繞有表面增強層，所述表面增強層上設置有螺紋層。

本發明在拉擠成型的基礎上，通過采用環向纏繞和縱向排布纖維，提高螺栓的軸向和徑向剛性和強度。

本發明的第二個方面，提供了一種熱塑性復合材料螺栓的制備方法，包括：

采用高模量碳纖維為主體，混雜高強度碳纖維和高韌性纖維為混雜纖維；

采用拉擠成型工藝以熱熔方式在單向連續纖維之間通過加熱方式滲入熱塑性樹脂構成熱塑性混雜纖維增強芯部；

在所述熱塑性混雜纖維增強芯部的表面采用二維纏繞工藝制備表面增強層；

在所述表面增強層上采用二次模壓塑化加工制備出表面螺紋。

本發明的制備方法簡單、力學性能優異、實用性強，易于推廣。

本發明的第三個方面，提供了任一上述的熱塑性復合材料螺栓在機械裝配和連接中的應用。

由于本申請的熱塑性復合材料螺栓具有較優的軸向和徑向剛性和強度，因此，有望在機械裝配和連接中得到廣泛的應用。

本發明的有益效果在于：

(1)本發明在拉擠成型的基礎上，通過采用環向纏繞和縱向排布纖維，提高螺栓的軸向和徑向剛性和強度。

(2)本發明的結構簡單、力學性能優異、實用性強，易于推廣。

附圖說明