【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋装备，具体涉及一种适用于海洋环境下的气动导管装置支臂。
技术介绍
1、目前，多种船舶类海洋装备采用空气螺旋桨导管作为其推力装置，该空气螺旋桨导管为一种气动导管装置，是船舶类海洋装备的重要组成结构，并对装备的使用性能有较大影响。在空气螺旋桨导管中，由于支撑导管筒体的需要，采用了支臂作为各式支撑结构，用以维持导管筒体的刚度。既需要维持导管筒体的刚度，又需要承受复杂的各类载荷，尤其是振动载荷。但在实际运用中，支臂的力学性能不能满足各种复杂环境的使用，尤其是高温下力学性能稳定性差，在特殊环境下会影响导管的可使用性，并且现有的支臂耐盐雾能力不足，长时间在海洋环境中使用寿命较低，进而影响船舶类海洋装备的航行和安全性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，所述支臂采用真空灌注一体成型工艺，支臂的材料为碳纤维增强环氧树脂复合材料，提高了支臂力学性能和耐高温性，耐盐雾能力强，可以满足多种复杂环境的使用，尤其是提升了支臂在海洋环境中的使用寿命。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，所述支臂包括支臂平板、支臂弧板和加强筋；所述支臂平板的一侧设有加强筋，所述支臂平板的两端设有c字形的支臂弧板，支臂平板、支臂弧板和加强筋支撑形成中空结构；所述支臂平板、支臂弧板和加强筋均采用碳纤维增强环氧树脂复合材料。
4、进一步地，所述碳纤维增强环氧树脂复合材料包括
5、进一步地，所述固化剂为诺力昂butanox m-50固化剂；购自：诺力昂。所述稳定剂为：对羟基苯甲酸甲酯。所述增稠剂为：乙烯基树脂增稠剂byk-r605，化学组成：多羟基羧酸酰胺溶液，购自上海德予得贸易有限公司。
6、进一步地，所述改性短切碳纤维占环氧乙烯基树脂、脂环族环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂的总质量的百分数为8％-10％。
7、进一步地，所述环氧乙烯基树脂的粘度为0.36-0.64pa·s，25℃；酸值15-25mgkoh/g；固含量56-67％；玻璃钢条件下，拉伸强度270mpa，弯曲强度295mpa，压缩强度245mpa。购自山东辉煌化工有限公司，型号：hh-5。
8、进一步地，所述脂环族环氧树脂的结构式为：
9、
10、上述脂环族环氧树脂购自南通新纳希新材料有限公司，型号：syna epoxy s-27；cas：2425-79-8。
11、进一步地，所述氢化双酚a环氧树脂的环氧值为0.42-0.47。购自武汉华翔科洁生物技术有限公司，cas：30583-72-3。
12、现有技术中，通常选用环氧乙烯基树脂制备的支臂，但是其常温力学性能并不理想，而力学性能严重影响设备使用的安全性，尤其是在严酷的环境中的长时间的使用，对支臂材料的力学性能要求尤其严格。本专利技术通过将环氧乙烯基树脂、脂环族环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂进行复配，提升了复合材料常温下的力学性能。但是在研发过程中发现，高温下碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能保持率不理想，有明显的降低。在高温地区或当船舶类海洋装备搭载船用消防灭火系统用于水面火灾扑救时，对支臂材料耐高温性有比较高的需求。专利技术人意外发现当采用特定结构的环氧乙烯基树脂同其他组分进行复配后，可以改善碳纤维增强环氧树脂复合材料的耐高温性。猜测是该条件下，具有良好的玻璃化转变温度，这有助于提高树脂体系的热稳定性，由于具有特殊结构，同时，可以实现高交联密度，高交联密度能够提供更好的耐高温性能。
13、进一步地，所述改性短切碳纤维的制备方法为：
14、(1)将短切碳纤维放置到短切碳纤维4-6倍体积的丙酮中超声15-30min，洗涤干燥，得到碳纤维单丝；
15、(2)配制1.5wt‰的氢氧化钠溶液，使用甘氨酸调节ph值为7.7，得到缓冲液，缓冲液中加入多巴胺、数均分子量为1100-1400的聚乙烯亚胺，得到混合溶液1，其中，多巴胺、聚乙烯亚胺和缓冲液的质量比为1：3-4：420-450；
16、(3)室温下，将碳纤维单丝在3-5倍体积的混合溶液1中浸泡20-25h，干燥后得到胺基功能化的碳纤维；
17、(4)将胺基功能化的碳纤维，浸泡到3-5倍体积的由质量比为100-120：25-29：0.5-1：2-3的二氯甲烷、柠檬酸钠、吡啶、2-呋喃乙酰氯按组成的混合溶液2中，35℃反应6-8h，清净、烘干，得到改性短切碳纤维。
18、进一步地，所述短切碳纤维的长度为6mm，单丝直径7μm。购自江苏创宇碳纤维科技有限公司。
19、2-呋喃乙酰氯，cas：2745-27-9。多巴胺：cas号51-61-6。聚乙烯亚胺，cas号：9002-98-6。
20、支臂为典型的中空多墙体结构，制备时不利于真空灌注一体成型工艺的实施，需要多次分步成型和分布粘接，支臂涉及采用的增强材料为碳纤维，常规的碳纤维织物的渗透率比玻璃纤维织物低2个数量级左右，树脂灌注时，难以完全浸润碳纤维，局部极易产生制造缺陷。为了解决上述问题，本专利技术在复合材料中添加了改性短切碳纤维，通过将短切碳纤维进行改性，使用本专利技术的树脂，可以实现完全浸润碳纤维，支臂整体的完成度好，避免了局部缺陷的现象，延长了使用寿命。专利技术人还意外发现，当改性短切碳纤维占环氧乙烯基树脂、脂环族环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂的总质量的百分数为8％-10％时，改善了支臂的耐盐雾性。猜测是对碳纤维进行改性，可以进一步提升碳纤维的耐腐蚀性能，同时改性短切碳纤维使环氧乙烯基树脂、脂环族环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂复配形成稳定的三维架桥结构，这种架桥结构可以增加复合材料的密实性和抗渗性，降低水分和盐分的渗透，从而提高耐盐雾性。
21、与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果为：
22、1、本专利技术提供一种适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，所述支臂采用真空灌注一体成型工艺，支臂的材料为碳纤维增强环氧树脂复合材料，提高了支臂力学性能和耐高温性，耐盐雾能力强，可以满足多种复杂环境的使用，尤其是提升了支臂在海洋环境中的使用寿命。
23、2、本专利技术通过将环氧乙烯基树脂、脂环族环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂进行复配，提升了碳纤维增强环氧树脂复合材料常温下的力学性能。专利技术人意外发现当采用特定结构的环氧乙烯基树脂、脂环族环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂可以改善碳纤维增强环氧树脂复合材料的耐高温性。
24、3、本专利技术在复合材料中添加了改性短切碳纤维，通过将短切碳纤维进行改性，使用本专利技术的树脂，可以实现完全浸润碳纤维，支臂整体的完成度好，避免了局部缺陷的现象，延长了使用寿命。当改性短切碳纤维占环氧乙烯基树脂、脂环族环本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述支臂包括支臂平板、支臂弧板和加强筋；所述支臂平板的一侧设有加强筋，所述支臂平板的两端设有C字形的支臂弧板，所述支臂平板、支臂弧板和加强筋支撑形成中空结构；所述支臂平板、支臂弧板和加强筋均采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，所述碳纤维增强环氧树脂复合材料包括以下质量份数的组分：改性短切碳纤维15-23份、环氧乙烯基树脂110-150份、脂环族环氧树脂70-100份、氢化双酚A环氧树脂30-70份、固化剂60-80份、稳定剂4-8份和增稠剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述改性短切碳纤维占环氧乙烯基树脂、脂环族环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂的总质量的百分数为8％-10％。
3.根据权利要求2所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述环氧乙烯基树脂的粘度为0.36-0.64Pa·s，25℃；酸值15-25mgKOH/g；固含量56-67％；玻璃钢条件下，拉伸强度270MPa，弯曲强度295MPa，压缩强度245MPa。
4.根据
5.根据权利要求2所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述氢化双酚A环氧树脂的环氧值为0.42-0.47。
6.根据权利要求1所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述改性短切碳纤维的制备方法为：
7.根据权利要求6所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述短切碳纤维的长度为6mm，单丝直径7μm。
8.根据权利要求6所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述聚乙烯亚胺的数均分子量为1100-1400。
9.根据权利要求6所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述多巴胺、聚乙烯亚胺和缓冲液的质量比为1：3-4：420-450。
10.根据权利要求6所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述二氯甲烷、柠檬酸钠、吡啶、2-呋喃乙酰氯的质量比为100-120：25-29：0.5-1：2-3。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述支臂包括支臂平板、支臂弧板和加强筋；所述支臂平板的一侧设有加强筋，所述支臂平板的两端设有c字形的支臂弧板，所述支臂平板、支臂弧板和加强筋支撑形成中空结构；所述支臂平板、支臂弧板和加强筋均采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，所述碳纤维增强环氧树脂复合材料包括以下质量份数的组分：改性短切碳纤维15-23份、环氧乙烯基树脂110-150份、脂环族环氧树脂70-100份、氢化双酚a环氧树脂30-70份、固化剂60-80份、稳定剂4-8份和增稠剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述改性短切碳纤维占环氧乙烯基树脂、脂环族环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂的总质量的百分数为8％-10％。
3.根据权利要求2所述的适用于海洋环境下的气动导管装置支臂，其特征在于，所述环氧乙烯基树脂的粘度为0.36-0.64pa·s，25℃；酸值15-25mgkoh/g；固含量56-67％；玻璃钢条件下，拉伸强度270mpa，弯曲强度295mpa，压缩强度245mpa。
【专利技术属性】
技术研发人员：马倩倩，谭高辉，王虎，
申请(专利权)人：湖南弘辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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