CN112920549A - 一种隔爆外壳复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隔爆外壳复合材料，包括以下组分：碳纤维、高强玻璃纤维、环氧阻燃树脂和导电石墨粉。本发明采用上述隔爆外壳复合材料，通过使用不同的纤维含量、特定铺设角度的纤维材料配合树脂组成的复合材料，一体成型制成的机器人外壳，较传统的焊接钢结构外壳，具有一致性好，质量轻，强度高，可设计性好，而且耐热冲击，耐腐蚀，吸震性好等优点，从而适用于不同结构和形状产品的外壳制作。

Description

一种隔爆外壳复合材料
技术领域
本发明涉及一种隔爆外壳技术，尤其涉及一种隔爆外壳复合材料。
背景技术
机器人(Robot)是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围，因而被广泛应用于生产和生活的各个领域。现有危险环境机器人外壳多采用钢结构，这种结构具有以下缺点：(1)常规的钢结构屈服强度不超过345MPa，外壳较脆，容易开裂；(2)因采用焊接连接，破坏了整体结构，外形美观度较差；(3)重量较重，导致机器人自重较重，从而增加了机器人移动时的能耗，降低了机器人的续航能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种隔爆外壳复合材料，通过使用不同的纤维含量、特定铺设角度的纤维材料配合树脂组成的复合材料，一体成型制成的机器人外壳，较传统的焊接钢结构外壳，具有一致性好，质量轻，强度高，可设计性好，而且耐热冲击，耐腐蚀，吸震性好等优点，从而适用于不同结构和形状产品的外壳制作。
为实现上述目的，本发明提供了一种隔爆外壳复合材料，包括以下组分：碳纤维、高强玻璃纤维、环氧阻燃树脂和导电石墨粉。
优选的，按照百分比包括以下组分：30.5％～36.1％碳纤维、24.4％～28.9％高强玻璃纤维、35％～45％环氧阻燃树脂和0.35％～1.35％导电石墨粉。
优选的，所述环氧树脂内添加有阻燃剂。
优选的，所述阻燃剂为磷基阻燃剂。
优选的，所述碳纤维为含碳量为90％～100％的纤维。
优选的，所述碳纤维和所述高强玻璃纤维交替铺层。
优选的，铺层角度依次为0°、-45°、+45°、+90°、-45°、+45°、0°。
因此，本发明采用上述隔爆外壳复合材料，通过使用不同的纤维含量、特定铺设角度的纤维材料配合树脂组成的复合材料，一体成型制成的机器人外壳，较传统的焊接钢结构外壳，具有一致性好，质量轻，强度高，可设计性好，而且耐热冲击，耐腐蚀，吸震性好等优点，从而适用于不同结构和形状产品的外壳制作。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的实施例一种隔爆外壳复合材料的纤维铺设结构示意图。
具体实施方式
以下将对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
本发明的结构包括以下组分：碳纤维、高强玻璃纤维、环氧阻燃树脂和导电石墨粉。具体的，按照百分比包括以下组分：30.5％～36.1％碳纤维、24.4％～28.9％高强玻璃纤维、35％～45％环氧阻燃树脂和0.35％～1.35％导电石墨粉。
各个材料特点如下：
碳纤维具有以下特点：拉伸强度高、密度小、比强度和比模量高、耐高低温、耐腐蚀、耐水性、耐湿热老化、耐油、抗辐射。
高强玻璃纤维特点：断裂伸长量大，抗冲击性能好、耐老化、耐腐蚀性好、树脂浸透性能好。
环氧阻燃树脂特点：可与多种类型固化剂交联反应形成具有三向网状结构、不溶、不熔的高聚物；且具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐药品性能和粘结性能，可以作为涂料、浇注料、模压料、胶粘剂、层压材料以直接或间接使用。
导电石墨粉特点：化学性质比较稳定，常温下不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂，在平行于片层方向上有良好的导电性。
故经上述材料组成的复合材料制成的外壳具有一致性好，质量轻，强度高，可设计性好，而且耐热冲击，耐腐蚀，吸震性好等优点，更具体的，复合材料弯曲强度在500MPa以上；在对应热稳定曲线20000h点的温度指数TI，在该点按照GB/T 11026.1-2003、GB/T11026.2-2000和GB/T9341-2008测定，其弯曲强度降低不超过50％；能够通过GB3836.1-2010《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》26.10光老化试验、26.13非金属材料外壳部分的表面电阻测定、附录CI类电气设备的特殊要求、C.3规定的燃烧性试验；能够通过GB3836.1-2010《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》26.4.2抗冲击试验、26.8耐热试验、26.9耐寒试验、26.11I类电气设备的耐老化学试剂试验和GB3836.2-2010《爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳″d″保护的设备》15.1外壳耐压试验、15.2内部点燃不传爆试验、19.3.1.3火焰烧蚀试验。
其中，所述环氧树脂内添加有阻燃剂。所述阻燃剂为磷基阻燃剂，起到阻燃效果，满足GB3836.1中对于非金属材料的垂直燃烧试验，达到V2阻燃级别。
优选的，所述碳纤维为含碳量为90％～100％的纤维。且所述碳纤维和所述高强玻璃纤维交替铺层。铺层角度依次为0°、-45°、+45°、+90°、-45°、+45°、0°。本实施例中+-是建立坐标系后的相对位置表述。即当第一层(若为碳纤维)铺设方向为0°，第二层(为高强玻璃纤维)为-45°，第三层(为碳纤维)为+45°，第四层(为高强玻璃纤维)为+90°，第五层(为碳纤维)为-45°，第六层(为高强玻璃纤维)为+45°，第七层(为碳纤维)为+0°，以此往复循环即可构成对称层铺结构。
因此，本发明采用上述隔爆外壳复合材料，通过使用不同的纤维含量、特定铺设角度的纤维材料配合树脂组成的复合材料，一体成型制成的机器人外壳，较传统的焊接钢结构外壳，具有一致性好，质量轻，强度高，可设计性好，而且耐热冲击，耐腐蚀，吸震性好等优点，从而适用于不同结构和形状产品的外壳制作。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种隔爆外壳复合材料，其特征在于：包括以下组分：碳纤维、高强玻璃纤维、环氧阻燃树脂和导电石墨粉。
2.根据权利要求1所述的一种隔爆外壳复合材料，其特征在于：按照百分比包括以下组分：30.5％～36.1％碳纤维、24.4％～28.9％高强玻璃纤维、35％～45％环氧阻燃树脂和0.35％～1.35％导电石墨粉。
3.根据权利要求1所述的一种隔爆外壳复合材料，其特征在于：所述环氧树脂内添加有阻燃剂。
4.根据权利要求3所述的一种隔爆外壳复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为磷基阻燃剂。
5.根据权利要求1所述的一种隔爆外壳复合材料，其特征在于：所述碳纤维为含碳量为90％～100％的纤维。
6.根据权利要求1所述的一种隔爆外壳复合材料，其特征在于：所述碳纤维和所述高强玻璃纤维交替铺层。
7.根据权利要求6所述的一种隔爆外壳复合材料，其特征在于：铺层角度依次为0°、-45°、+45°、+90°、-45°、+45°、0°。
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