一种橡胶复合材料结合界面集成方法与流程

专利2025-04-19  16


本发明涉及机械领域,特别是一种橡胶复合材料结合界面集成方法。


背景技术:

1、刮板输送机作为开采煤矿资源的主要运输装置和运输轨道,其设计与可靠性直接影响煤矿系统的综合采集效率。目前刮板输送机的研究主要集中在其动力、寿命、安全性以及在各种工况下的适用性上,其中刮板输送机本身的结构设计优化与升级得到了极大的关注。刮板作为其中重要的零部件,轻质高强度的刮板部件将降低了煤矿作业的生产成本,减少系统输送功耗和链轮磨损;高效的刮板部件设计能减少刮板的损坏及替代件的储备,从而减小企业的生产管理成本,提高刮板输送机的整机使用寿命。

2、目前合金结构钢材的刮板部件已被广泛应用,但由于金属刮板部件的高能耗、高成本和不可持续性,煤矿行业一直探索金属刮板的替代方案,现有研究主要着重于非金属材料刮板设计思路,但是市场上的非金属材料仍然没有一款可以满足市场的需求,本发明复合材料刮板采用区域划分的设计理念,对刮板部件的各部分性能要求进行细化,通过结构和材料配合满足复合材料刮板的刚度和耐磨的要求,本发明提供一种橡胶复合材料结合界面集成方法为扩宽复合材料的集合提供新设计思路。


技术实现思路

1、为解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种橡胶复合材料结合界面集成方法,通过加强层与耐磨层之间采用等离子体表面处理胶粘工艺,能显著增加表面粗糙度并留有活性基团,这些活性基团可在胶接时与胶黏剂发生化学键合,并显著提高胶接强度。

2、为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:

3、一种橡胶复合材料结合界面集成方法,橡胶复合材料从内到外包括:泡沫层,包裹于泡沫层外的连续纤维增强复合材料加强层,包裹于连续纤维增强复合材料加强层外的耐磨层;所述连续纤维增强复合材料加强层由内层、中心层、外层组成;内层为高模量玻璃纤维,中心层为碳纤维,外层为芳纶纤维;所述耐磨层为芳纶浆粕橡胶弹性体耐磨层;采用等离子方法对耐磨层表面进行等离子体表面处理,再与连续纤维增强复合材料加强层进行连接。

4、前述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,包括如下步骤:

5、步骤一:将与横梁螺栓配合的金属预埋件内嵌于泡沫内,形成泡沫层;

6、步骤二,将泡沫层分别与高模量玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维一体化模压成型;

7、步骤三,将树脂注入步骤二的结构上固化形成连续纤维增强复合材料加强层,整体形成集成材料;

8、步骤四,采用等离子体表面处理连续纤维增强复合材料加强层和耐磨层的接触表面;

9、步骤五,用安装胶对集成材料的结构两侧进行分块胶粘;

10、步骤六:将分体式的耐磨层与集成材料进行合压装配,然后高温等压处理来消除残余应力,最后静置等待自然失效,得到橡胶复合材料。

11、前述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,步骤三中的树脂的注入压力范围:50-300bar,优选:100bar。

12、前述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,步骤三中的树脂的注入模具采用上下模设计,搭配压机进行锁模开模,注射枪头直接嵌入模具,注射枪头采用自清洁设计。

13、前述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,步骤三中树脂的固化时间为10-15min。

14、前述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,步骤四:将集成材料安装在固定台架上,用安装等离子表面处理触头的六轴机械臂进行全自动表面处理,来活化耐磨层与连续纤维增强复合材料的接触表面。

15、前述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,步骤五:用安装胶接触头的六轴机械臂,对集成材料的接触表面进行全自动胶装装配工艺,结构两侧进行分块胶粘。

16、本发明的有益之处在于:

17、大厚度的非金属刮板结构采用泡沫夹芯复合材料设计,在减少纤维层、保证周边件装配的同时,有效地提高整体刚度和抗冲击性能;通过快速模压工艺,实现了复杂造型复合材料的快速成型和纤维增强泡沫夹芯结构的集成制备;

18、本发明惊喜的发现等离子处理改善橡胶粘性,加强层与耐磨层之间采用等离子体表面处理胶粘工艺,能显著增加表面粗糙度并留有活性基团,这些活性基团可在胶接时与胶黏剂发生化学键合,并显著提高胶接强度。此放电设备造价合理,并且介质阻挡放电可以在常温常压中稳定产生连续的等离子源,确保了此集成技术的胶接连续性和成本优势。



技术特征:

1.一种橡胶复合材料结合界面集成方法,其特征在于,所述橡胶复合材料从内到外包括:泡沫层,包裹于泡沫层外的连续纤维增强复合材料加强层,包裹于连续纤维增强复合材料加强层外的耐磨层;所述连续纤维增强复合材料加强层由内层、中心层、外层组成;内层为高模量玻璃纤维,中心层为碳纤维,外层为芳纶纤维;所述耐磨层为芳纶浆粕橡胶弹性体耐磨层;采用等离子方法对耐磨层表面进行等离子体表面处理,再与连续纤维增强复合材料加强层进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,其特征在于,包括如下步骤:

3.根据权利要求1所述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,其特征在于,所述步骤三中的树脂的注入压力范围:50-300bar,优选:100bar。

4.根据权利要求1所述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,其特征在于,所述步骤三中的树脂的注入模具采用上下模设计,搭配压机进行锁模开模,注射枪头直接嵌入模具,注射枪头采用自清洁设计。

5.根据权利要求1所述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,其特征在于,所述步骤三中树脂的固化时间为10-15min。

6.根据权利要求1所述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,其特征在于,所述步骤四:将集成材料安装在固定台架上,用安装等离子表面处理触头的六轴机械臂进行全自动表面处理,来活化耐磨层与连续纤维增强复合材料的接触表面。

7.根据权利要求1所述的一种橡胶复合材料结合界面集成方法,其特征在于,所述步骤五:用安装胶接触头的六轴机械臂,对集成材料的接触表面进行全自动胶装装配工艺,结构两侧进行分块胶粘。


技术总结
本发明公开了一种橡胶复合材料结合界面集成方法,橡胶复合材料从内到外包括:泡沫层,包裹于泡沫层外的连续纤维增强复合材料加强层,包裹于连续纤维增强复合材料加强层外的耐磨层;连续纤维增强复合材料加强层由内层、中心层、外层组成;内层为高模量玻璃纤维,中心层为碳纤维,外层为芳纶纤维;耐磨层为芳纶浆粕橡胶弹性体耐磨层;对耐磨层表面进行等离子体表面处理,再与连续纤维增强复合材料加强层进行连接;本发明惊喜的发现等离子体表面处理的工艺能显著增加表面粗糙度并留有活性基团,这些活性基团可在胶接时与胶黏剂发生化学键合,并显著提高胶接强度。

技术研发人员:李世春,曾钒毓,魏斌,孟祥龙
受保护的技术使用者:杭州卡涞复合材料科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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