一种纤维增强复合材料螺母及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维增强复合材料螺母，包括内部芯材和缠绕在内部芯材外部的复合缠绕层，内部芯材由一层或多层重叠的纤维‑织物预浸渍材料压制成型，复合缠绕层由一层或多层重叠的连续纤维预浸渍材料或纤维‑织物预浸渍材料经过固化后得到。整体力学性能优异，具有绝缘、绝热、高耐候、耐腐蚀、轻质等特性。本发明专利技术还公开了该纤维增强复合材料螺母的制备方法，先采用层压的方式制得内部芯材，提升纵向拉力，然后通过缠绕成型的方式将复合缠绕层缠绕在内部芯材外部制成螺母毛坯件，提升横向力学性能，从而达到横纵向同时补强，最后采用机械加工的方式制得螺母，操作简单，成本低廉，制备得到的纤维增强复合材料螺母横纵向力学性能均能得到增强。

A fiber reinforced composite nut and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强复合材料螺母及其制备方法
本专利技术属于螺母制造加工领域，尤其涉及一种纤维增强复合材料螺母及其制备方法。
技术介绍
螺母就是螺帽，通过内侧的螺纹，将同等规格的螺栓或螺杆拧在一起用来起紧固作用的零件。目前，市场上的螺母多由碳钢、不锈钢、有色金属(如铜)等金属复合材料制成，具有优异的力学性能。随着螺母的应用领域越来越广泛，要求螺母具有一定的绝缘、绝热、高耐候、耐腐蚀、轻质等性能，常规的金属复合材料螺母很难实现这些性能。纤维增强复合材料由纤维-织物与浸渍树脂经过浸渍、固化后得到，其本身的绝缘性能、绝热性能、耐候性能、耐腐蚀性能优异，是制备轻质螺母的优选材料。当螺母厚度较小时，可以采用层压的方式，压制到螺母的厚度进行加工后制得，但随着使用要求的提高，更多尺寸的螺母也有更多的需求，特别是螺母高度越来越大，当螺母高度大于50mm时，采用层压的方式就很难经济的实现。原有的纤维增强复合材料螺母通过以下方式制备：先采用纤维-织物预浸料层压的方式制成坯料，通过机械加工的方式制成螺母；或者采用纤维-织物缠绕成型的方法制成坯料，再采用机械加工的方式制成螺母。这种两种方式由于纤维-织物方向单一，层压、缠绕材料层与层之间为结合力最薄弱的部位，螺母受到螺杆扭转外力时螺母容易出现沿层间方向开裂的情况，导致螺母整体破坏，丧失工作能力。因此，研发一种整体力学性能优异的纤维增强复合材料螺母，对本
而言具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种整体力学性能优异的纤维增强复合材料螺母及其制备方法，该纤维增强复合材料螺母相比金属复合材料制成的螺母具有绝缘、绝热、高耐候、耐腐蚀、轻质等特性。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种纤维增强复合材料螺母，包括内部芯材和缠绕在所述内部芯材外部的复合缠绕层，所述内部芯材由一层或多层重叠的纤维-织物预浸渍材料压制成型，所述复合缠绕层由一层或多层重叠的连续纤维预浸渍材料或纤维-织物预浸渍材料经过固化后得到。上述的纤维增强复合材料螺母，优选的，所述纤维-织物预浸渍材料由纤维-织物与浸渍胶黏剂经过浸渍、烘焙，使所述浸渍胶黏剂在纤维-织物上形成半固化物后得到；所述连续纤维预浸渍材料由连续纤维与浸渍胶黏剂经过浸渍、烘焙，使所述浸渍胶黏剂在连续纤维上形成半固化物后得到。更优选的，所述浸渍胶黏剂包括不饱和聚酯、酚醛胶黏剂、二苯醚胶黏剂、聚酰亚胺胶黏剂、聚胺酰亚胺胶黏剂、氨基树脂胶黏剂或环氧树脂胶黏剂。更优选的，所述纤维-织物预浸渍材料中，所含半固化物的重量百分比为30％～50％，所含纤维-织物的重量百分比为50％～70％；所述连续纤维预浸渍材料中，所含半固化物的重量百分比为30％～50％，所含连续纤维的重量百分比为50％～70％。更优选的，所述纤维-织物包括纤维丝、纤维短切毡、纤维缝编毡、纤维表面毡、纤维连续毡和纤维复合毡中的一种或两种以上的混合物，所述连续纤维和/或纤维-织物所采用的纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维、芳纶纤维和碳纤维中的一种或两种以上的纤维混合物。上述的纤维增强复合材料螺母，优选的，所述纤维增强复合材料螺母的内径壁上设有螺纹，所述内部芯材的层压方向与螺纹方向垂直，所述复合缠绕层沿着螺纹的方向缠绕在内部芯材的外部侧壁上。基于一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种上述纤维增强复合材料螺母的制备方法，包括如下步骤：(1)制备纤维-织物预浸渍材料和/或连续纤维预浸渍材料；(2)将所述纤维-织物预浸渍材料剪裁后放入模具进行热压成型，然后出模制得平板型毛坯件，切割平板型毛坯件得到内部芯材，(3)将所述步骤(1)后得到的连续纤维预浸渍材或纤维-织物预浸渍材料缠绕到所述步骤(2)后得到的内部芯材外部，经过加热固化，机械加工，即得到所述的纤维增强复合材料螺母。上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，所述纤维-织物预浸渍材料由以下方法制备得到：将纤维-织物浸渍于浸渍胶黏剂中，待其充分浸渍后加热烘焙，使所述浸渍胶黏剂在纤维-织物上形成半固化物；所述连续纤维预浸渍材料由以下方法制备得到：将连续纤维浸渍于浸渍胶黏剂中，待其充分浸渍后加热烘焙，使所述浸渍胶黏剂在连续纤维上形成半固化物。优选的，所述步骤(2)中，所述热压成型的温度控制在所述纤维-织物预浸渍材料中所含半固化物的固化温度的±30％，所述热压成型的压力控制在4MPa～50MPa；所述内部芯材的层压方向与螺纹方向垂直，所述内部芯材的直径大于所要加工螺母的内部螺纹直径。优选的，所述步骤(3)中，所述缠绕时控制缠绕张力不大于所采用的纤维、纤维-织物的断裂强力的80％，所述缠绕的速度不大于200m/min；所述缠绕的方法为干法缠绕或湿法缠绕，采用干法缠绕时控制缠绕温度在所述纤维-织物预浸渍材料、连续纤维预浸渍材料中所含半固化物的固化温度的±30％，采用湿法缠绕时控制缠绕温度为常温；所述加热固化的具体操作包括如下步骤：升温至所述纤维-织物预浸渍材料和/或连续纤维预浸渍材料中所含半固化物的固化温度的±30％，保温2～5h后降温至室温。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的纤维增强复合材料螺母，由内部芯材和缠绕在内部芯材外部的复合缠绕层组成，内部芯材为层压方式成型，整体力学性能优异，相比金属复合材料制成的螺母具有绝缘、绝热、高耐候、耐腐蚀、轻质等特性。2、本专利技术的制备方法，先采用层压的方式制得内部芯材，可以提升纵向拉力，然后通过缠绕成型的方式将复合缠绕层缠绕在内部芯材外部制成螺母毛坯件，可以提升横向力学性能，从而达到横纵向同时补强，最后采用机械加工的方式制得螺母，制备方法简单容易操作，成本低廉，制备得到的纤维增强复合材料螺母横纵向力学性能均能得到增强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的纤维增强复合材料螺母的主视图；图2是本专利技术的纤维增强复合材料螺母的侧视图；图例说明：1、内部芯材；2、复合缠绕层。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。本专利技术提及的层压成型法，是指在加热、加压下把多层相同或不同材料结合整体的成型加工方法。把浸有热固性树脂的增强材料如纸张、织物、玻璃布、特种纤维等层叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强复合材料螺母，其特征在于，包括内部芯材(1)和缠绕在所述内部芯材(1)外部的复合缠绕层(2)，所述内部芯材(1)由一层或多层重叠的纤维-织物预浸渍材料压制成型，所述复合缠绕层(2)由一层或多层重叠的连续纤维预浸渍材料或纤维-织物预浸渍材料经过固化后得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合材料螺母，其特征在于，包括内部芯材(1)和缠绕在所述内部芯材(1)外部的复合缠绕层(2)，所述内部芯材(1)由一层或多层重叠的纤维-织物预浸渍材料压制成型，所述复合缠绕层(2)由一层或多层重叠的连续纤维预浸渍材料或纤维-织物预浸渍材料经过固化后得到。


2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料螺母，其特征在于，所述纤维-织物预浸渍材料由纤维-织物与浸渍胶黏剂经过浸渍、烘焙，使所述浸渍胶黏剂在纤维-织物上形成半固化物后得到；所述连续纤维预浸渍材料由连续纤维与浸渍胶黏剂经过浸渍、烘焙，使所述浸渍胶黏剂在连续纤维上形成半固化物后得到。


3.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料螺母，其特征在于，所述浸渍胶黏剂包括不饱和聚酯、酚醛胶黏剂、二苯醚胶黏剂、聚酰亚胺胶黏剂、聚胺酰亚胺胶黏剂、氨基树脂胶黏剂或环氧树脂胶黏剂。


4.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料螺母，其特征在于，所述纤维-织物预浸渍材料中，所含半固化物的重量百分比为30％～50％，所含纤维-织物的重量百分比为50％～70％；所述连续纤维预浸渍材料中，所含半固化物的重量百分比为30％～50％，所含连续纤维的重量百分比为50％～70％。


5.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料螺母，其特征在于，所述纤维-织物包括纤维丝、纤维短切毡、纤维缝编毡、纤维表面毡、纤维连续毡和纤维复合毡中的一种或两种以上的混合物，所述连续纤维和/或纤维-织物所采用的纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维、芳纶纤维和碳纤维中的一种或两种以上的纤维混合物。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的纤维增强复合材料螺母，其特征在于，所述纤维增强复合材料螺母的内径壁上设有螺纹，所述内部芯材(1)的层压方向与螺纹方向垂直，所述复合缠绕层(2)沿着螺纹的方向缠绕在内部芯材(1)的外部侧壁上。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王一靓，刘婷，左景奇，王明星，李晓娟，杨名波，邵冬琦，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43