本发明专利技术公开了一种极低膨胀高模量张力索及其制作方法，张力索由碳纤维和胶黏剂制成，所述碳纤维采用T系列(T300、T700或T1000)、M系列(M35或M40)和P系列(P100)碳纤维，所述胶黏剂选用SY-53M胶作为胶黏剂。张力索的制作方法为：1、配胶；2、涂覆；3、浸胶；4、表面处理调整均匀；5、编织；6、表面处理调整均匀；7、预紧；8、固化。最终的张力索强度在1000MPa以上，弹性模量在200GPa以上，纵向膨胀系数小于1×10-6/℃，耐温范围为±120℃，具有一定的柔性和耐磨性，可以适应大温差，高强度等复杂环境。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低膨胀高模量张力索及其制作方法。
技术介绍
在载人航天、登陆月球、深空探测中需要使用一种固定、定位以及动力传输的绳 索。目前常用的绳索主要材料为钢丝或尼龙。但钢丝和尼龙各有其缺陷钢丝的膨胀系数 较大(膨胀系数为12% —13% )，导致绳的长度易受温度影响，不易精确定位和固定，而且 钢丝的弹性模量较小(弹性模量为172-202GPa)；尼龙虽然耐腐蚀，但却容易老化且不耐辐 照。碳纤维是纤维状的碳材料，其化学组成中碳元素占总质量的90%以上。碳纤维及 其复合材料具有高强度σ t = 3250MPa (离散系数为4. 62 % )，高模量肚=236GPa (离散 系数1.69%)，低平均断裂伸长率ε = 1.53% (离散系数为4. 58% )，耐高温，耐腐蚀，耐 疲劳，抗蠕变，能导电，可传热和热膨胀系数小(2.36Χ10—6)等一系列优异性能。它们既可 以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥作用。同时碳纤维具有纺织纤维的柔 软可编性。根据碳纤维的这一特性，可以研制新型高性能的碳纤维复合材料绳索。它将具 有传统绳索(天然纤维、有机纤维、无机纤维和钢丝绳等)和金属杆件无可比拟的优越性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有钢丝制作的绳索在载人航天、登陆月球、深空探测 中不易精确定位和固定的问题，进而提供。本专利技术的一种极低膨胀率高模量张力索，包括碳纤维和胶黏剂，所述碳纤维采用T 系列(Τ300、Τ700或Τ1000)、Μ系列(Μ35或Μ40)和P系列(Ρ100)碳纤维，所述胶黏剂选用 SY-53M胶作为胶黏剂，SY-53M胶中主剂和固化剂的配比为4 0. 5 1. 5。本专利技术所述张力索制作方法的步骤为1、配胶，胶中主剂和固化剂的配比为 4 0.5 1.5，均勻混合；2、涂覆，用微型画刷将混合好的胶水均勻涂在碳纤维上；3、浸 胶，静置5 10分钟，使胶水充分浸入碳纤维；4、表边处理，用微型画刷将碳纤维上的胶水 调整均勻；5、编织，用螺旋交互法进行编织；6、表面处理，用微型画刷将碳纤维上多余的胶 水除去并将余下的碳纤维调整均勻；7、预紧，在已编织好的碳纤维下系上质量大于10千克 的重物，以减少张力所造成碳纤维间的空隙；8、固化，在50 70°C恒温、通风条件下固化 12 18小时即可；所述碳纤维与胶的重量比为110 0.6 1.8。本专利技术利用高性能的碳纤维，通过借鉴日常生活中绳索的编织方法，配合优选的 胶粘剂的使用(通过多种胶粘剂对比试验优选)，制造出张力索的样品，并对其进行强度、 应变、柔性、热膨胀等性能检测，最终的张力索达到了强度在IOOOMPa以上，弹性模量在 200GPa以上，纵向膨胀系数小于1 X 10_6/°C，耐温范围为士 120°C，并且具有一定的柔性(允 许弯折半径小于48mm)，且具有一定的耐磨性，可以适应大温差，高强度等复杂的环境。碳纤维张力索能够克服传统钢丝索膨胀系数高以及尼龙绳模量低、不耐辐照等缺点，可以取代普通金属钢丝绳，广泛应用于宇航空间机构中。 附图说明图1是八股螺旋交互法编织示意图。 具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的一种极低膨胀高模量张力索，由碳纤维和胶黏剂 制成，所述碳纤维采用T系列(T300、T700或Τ1000)、Μ系列(Μ35或Μ40)和P系列(Ρ100) 碳纤维，所述胶黏剂选用SY-53M胶作为胶黏剂，SY-53M胶中主剂和固化剂的配比(按重 量)为 4 0. 5 1. 5。具体实施方式二本实施方式所述SY-53M胶中主剂和固化剂的配比为4 0.5。 其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式所述SY-53M胶中主剂和固化剂的配比为4 1.5。 其它与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式所述SY-53M胶中主剂和固化剂的配比为4 1。其 它与具体实施方式一相同。具体实施方式五本实施方式张力索制作方法的步骤为1、配胶，胶中主剂和固 化剂的配比为4 0. 5 1. 5，均勻混合；2、涂覆，用微型画刷将混合好的胶水均勻涂在碳 纤维上；3、浸胶，静置5 10分钟，使胶水充分浸入碳纤维；4、表面处理调整均勻；5、编织， 用螺旋交互法进行编织；6、表面处理调整均勻；7、预紧，在已编织好的碳纤维下系上质量 大于10千克的重物，以减少张力所造成碳纤维间的空隙；8、固化，在50 70°C恒温、通风 条件下固化12 18小时即可，所述碳纤维与胶的重量比为110 0.6 1.8，所述螺旋交 互法为四股至二十股(股数均为偶数)螺旋交互法。具体实施方式六本实施方式所述的碳纤维是T300碳纤维，所述的胶中主剂和固 化剂的配比为4 1，所述螺旋交互法为四股螺旋交互法(见图1)。其它与具体实施方式 五相同。具体实施方式七本实施方式所述的碳纤维是T1000碳纤维，所述的胶中主剂和 固化剂的配比为4 1.5，所述螺旋交互法为八股股螺旋交互法。其它与具体实施方式五相 同。具体实施方式八本实施方式所述的碳纤维是T700碳纤维，所述的胶中主剂和固 化剂的配比为4 0.5，所述螺旋交互法为十二股螺旋交互法。其它与具体实施方式五相 同。具体实施方式九本实施方式所述的碳纤维是M40碳纤维，所述的胶中主剂和固 化剂的配比为4 0.8，所述螺旋交互法为十六股螺旋交互法(见图1)。其它与具体实施 方式五相同。具体实施方式十本实施方式所述的碳纤维是M35碳纤维，所述的胶中主剂和固 化剂的配比为4 1.2，所述螺旋交互法为二十股螺旋交互法。其它与具体实施方式五相 同。具体实施方式十一本实施方式所述的碳纤维是PlOO碳纤维，所述的胶中主剂和固化剂的配比为4 1，所述螺旋交互法为八股螺旋交互法。其它与具体实施方式五相同<权利要求1.一种极低膨胀高模量张力索，由碳纤维和胶黏剂制成，其特征在于，所述碳纤维采用 T系列即T300、T700或Τ1000、Μ系列即Μ35或Μ40和P系列即PlOO碳纤维，所述胶黏剂选 用SY-53M胶作为胶黏剂，SY-53M胶中主剂和固化剂的配比为4 0. 5 1. 5。2.根据权利要求1所述的极低膨胀高模量张力索，其特征在于，所述SY-53M胶中主剂 和固化剂的配比为4 0.5。3.根据权利要求1所述的极低膨胀高模量张力索，其特征在于，所述SY-53M胶中主剂 和固化剂的配比为4 1.5。4.根据权利要求1所述的极低膨胀高模量张力索，其特征在于，所述SY-53M胶中主剂 和固化剂的配比为4 1。5.一种权利要求1所述张力索的制作方法其特征在于，制作方法的步骤为1、配胶， 胶中主剂和固化剂的配比为4 0.5 1.5，均勻混合；2、涂覆，用微型画刷将混合好的胶 水均勻涂在碳纤维上；3、浸胶，静置5 10分钟，使胶水充分浸入碳纤维；4、表面处理，用 微型画刷将碳纤维上的胶水调整均勻；5、编织，用螺旋交互法进行编织；6、表面处理，用微 型画刷将碳纤维上多余的胶水除去并将余下的碳纤维调整均勻；7、预紧，给已编织好的碳 纤维施加10至100千克力，以减少张力所造成碳纤维间的空隙；8、固化，在50 70°C恒温、 通风条件下固化12 18小时即可；所述碳纤维与胶的重量比为110 0.6 1.8。6.根据权利要本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种极低膨胀高模量张力索，由碳纤维和胶黏剂制成，其特征在于，所述碳纤维采用Ｔ系列即Ｔ３００、Ｔ７００或Ｔ１０００、Ｍ系列即Ｍ３５或Ｍ４０和Ｐ系列即Ｐ１００碳纤维，所述胶黏剂选用ＳＹ－５３Ｍ胶作为胶黏剂，ＳＹ－５３Ｍ胶中主剂和固化剂的配比为４∶０．５～１．５。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武高辉，刘宇通，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93
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