CN114211827A - 一种矿用刮板运输机用的高强复合材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料领域，具体的说是一种矿用刮板运输机用的高强复合材料，包括纤维高强复合材料；所述纤维高强复合材料包括增强层、磨耗层和缓冲层；所述纤维高强复合材料增强层所用的纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维多种组合制成；通过使用新型的高强复合材料替代传统的笨重金属材料，解决了刮板输送机较为沉重，在井下搬运困难的问题，刮板输送机截面为“Η”结构，通过中部板与两端链条通过的地方贴附耐磨陶瓷块，起到了耐磨损的作用，通过采用纤维高强复合材料并在材料上贴附耐磨陶瓷块，其重量比金属材料轻，其耐磨性也比金属的高，便于井下对刮板输送机搬运。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，具体是一种矿用刮板运输机用的高强复合材料及其生产方法。
背景技术
高强复合材料就是由增强纤维材料与基体材料经过缠绕，模压等成型工艺制成的复合材料。
随着国家经济发展、规模小的、机械化程度低的煤矿已经被逐步关停、淘汰，煤矿机械多为金属制成比较笨重，在井下运输搬运都比较困难，刮板输送机作为煤矿井下运送煤炭的设备需要根据采区情况经常搬动。
现有的刮板输送机都是使用笨重的金属材料制成的，搬运十分的沉重，导致在井下搬运机器非常困难，因此，针对上述问题提出一种矿用刮板运输机用的高强复合材料及其生产方法。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决现有的刮板输送机都是使用笨重的金属材料制成的，搬运十分的沉重，导致在井下搬运机器非常困难的问题，本发明提出一种矿用刮板运输机用的高强复合材料及其生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种矿用刮板运输机用的高强复合材料，包括纤维高强复合材料；所述纤维高强复合材料包括增强层、磨耗层和缓冲层；所述纤维高强复合材料增强层所用的纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维多种组合制成；所述所用的树脂为阻燃抗静电树脂；所述所用的阻燃抗静电树脂为阻燃抗静电环氧树脂、阻燃抗静电乙烯基树脂、阻燃抗静电不饱和聚酯树脂的一种；纤维高强复合材料具有阻燃、抗静电、耐冲击等功能，采用纤维高强复合材料并在材料上贴附磨耗层，其重量比金属材料轻，其耐磨性也比金属的高3—5倍，井下搬运方便。
优选的，所述纤维高强复合材料磨耗层所用的材料为耐磨陶瓷；所述所用的耐磨陶瓷为氧化铝耐磨陶瓷和氧化锆耐磨陶瓷组合制成。
优选的，所述纤维高强复合材料缓冲层所用的材料为橡胶材料；所述所用的橡胶材料为液体聚氨酯橡胶；所述树脂中添加碳纳米管和导电碳纤维其中的一种；所述缓冲层设置在增强层与磨耗层之间。
优选的，所述纤维高强复合材料的磨耗层采用10×10mm和20×20mm大小的“马赛克”耐磨陶瓷错缝拼贴；所述缝隙均为1-2毫米；所述耐磨陶瓷贴附在中部平板以及链条通过的地方。
优选的，所述“马赛克”耐磨陶瓷错缝拼贴的缝隙内填充阻燃抗静电树脂；所述在阻燃抗静电树脂的内部添加碳纳米管和导电碳纤维其中的一种。
一种矿用刮板运输机用的高强复合材料的生产方法，该高强复合材料的生产方法用于加工高强复合材料，该生产方法步骤如下；
S1：首先将选好的耐磨陶瓷(马赛克陶瓷片)放置模具上，耐磨陶瓷选择氧化铝耐磨陶瓷和氧化锆耐磨陶瓷组合制成，接着将纤维高强复合材料缓冲层所用的橡胶材料液体聚氨酯橡胶涂覆于陶瓷块上并套上一层真空袋，将真空袋的内部抽真空，把“马赛克”陶瓷片紧紧贴附在模具的表面；
S2：将S1中的纤维高强复合材料缓冲层所用的橡胶材料液体聚氨酯橡胶套上一层真空袋后，等到液体聚氨酯橡胶完全固态化后，将外层真空袋拆去，测量刮板输送机的形状，并根据刮板输送机的形状铺设纤维布；
S3：测量刮板输送机的形状，并将S2中的纤维布铺设在刮板输送机上后，紧接着分别再次铺设脱模布、导流网、树脂管、真空管以及真空袋，铺设完成后，将真空泵打开，利用真空泵抽吸真空，把树脂抽吸入真空袋的内部；
S4：当纤维布被完全浸润后，将S3中的真空泵停止工作，树脂不再被吸入，接着进行加热和常温固化其中的一种工序，再进行脱模、打磨和修整；
S5：通过最后将阻燃抗静电树脂填入耐磨陶瓷的拼合的缝隙中，使得缝隙被填充完全拼合，在阻燃抗静电树脂的内部添加碳纳米管和导电碳纤维其中的一种，填充完成后即可完成加工。
优选的，所述S1中所提及的氧化铝耐磨陶瓷是一种以氧化铝为主体的材料。
优选的，所述S3中提及的树脂为阻燃抗静电环氧树脂、阻燃抗静电乙烯基树脂、阻燃抗静电不饱和聚酯树脂的一种；所述阻燃抗静电环氧树脂含有阻燃基团的环氧树脂；所述阻燃抗静电环氧树脂有反应型和添加型两种；所述反应型是以含卤、磷单体制得的含有阻燃基团的树脂；所述添加型是在环氧树脂中加人阻燃剂制得具有阻燃性的固化物。
本发明的有益之处在于：
1.本发明通过使用新型的高强复合材料替代传统的笨重金属材料，解决了刮板输送机较为沉重，在井下搬运困难的问题，刮板输送机截面为“Η”结构，通过中部板与两端链条通过的地方贴附耐磨陶瓷块，起到了耐磨损的作用，通过采用纤维高强复合材料并在材料上贴附耐磨陶瓷块，其重量比金属材料轻，其耐磨性也比金属的高，便于井下对刮板输送机搬运。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为矿用刮板运输机用的高强复合材料的生产方法流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种矿用刮板运输机用的高强复合材料，包括纤维高强复合材料；所述纤维高强复合材料包括增强层、磨耗层和缓冲层；所述纤维高强复合材料增强层所用的纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维多种组合制成；所述所用的树脂为阻燃抗静电树脂；所述所用的阻燃抗静电树脂为阻燃抗静电环氧树脂、阻燃抗静电乙烯基树脂、阻燃抗静电不饱和聚酯树脂的一种；纤维高强复合材料具有阻燃、抗静电、耐冲击等功能，采用纤维高强复合材料并在材料上贴附磨耗层，其重量比金属材料轻，其耐磨性也比金属的高3—5倍，井下搬运方便，复合材料中所用的玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，而且其种类繁多，它是以叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石六种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域，玻璃纤维的主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维，碳纤维是一种含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，耐高温居所有化纤之首，用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成，是制造航天航空等高技术器材的优良材料，它是碳元素组成的一种特种纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物。
所述纤维高强复合材料磨耗层所用的材料为耐磨陶瓷；所述所用的耐磨陶瓷为氧化铝耐磨陶瓷和氧化锆耐磨陶瓷组合制成；氧化铝耐磨陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法，现在的国内外又研发出了压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法，当然不同形状的产品、尺寸、造型和精度都需要使用不同的成型方法。
所述纤维高强复合材料缓冲层所用的材料为橡胶材料；所述所用的橡胶材料为液体聚氨酯橡胶；所述树脂中添加碳纳米管和导电碳纤维其中的一种；所述缓冲层设置在增强层与磨耗层之间；液体聚氨酯橡胶就是聚合物主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的系列弹性体材料，聚合物链除含有氨基甲酸酯基团外，还含有酯基、醚基、脲基、芳基和脂肪链等，一般都是由低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂反应而成，其特性具有硬度高、强度好、高弹性、高耐磨性、耐撕裂、耐老化、耐臭氧、耐辐射及良好的导电性等优点，是一般橡胶不能对比的。
所述纤维高强复合材料的磨耗层采用10×10mm和20×20mm大小的“马赛克”耐磨陶瓷错缝拼贴；所述缝隙均为1-2毫米；所述耐磨陶瓷贴附在中部平板以及链条通过的地方；“马赛克”耐磨陶瓷就是镶嵌工艺品、镶嵌砖，马赛克的制作是一种最古老的艺术形态之一，它是被一块块排好粘贴在一定大小的纸皮上，以方便铺设，故也被称为“纸皮石”，陶瓷马赛克用途十分广泛，现在新型的陶瓷马赛克广泛用于宾馆、酒店的高层装饰和地面装饰等。
所述“马赛克”耐磨陶瓷错缝拼贴的缝隙内填充阻燃抗静电树脂；所述在阻燃抗静电树脂的内部添加碳纳米管和导电碳纤维其中的一种；碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料，碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。
一种矿用刮板运输机用的高强复合材料的生产方法，该高强复合材料的生产方法用于加工高强复合材料，该生产方法步骤如下；
S1：首先将选好的耐磨陶瓷(马赛克陶瓷片)放置模具上，耐磨陶瓷选择氧化铝耐磨陶瓷和氧化锆耐磨陶瓷组合制成，接着将纤维高强复合材料缓冲层所用的橡胶材料液体聚氨酯橡胶涂覆于陶瓷块上并套上一层真空袋，将真空袋的内部抽真空，把“马赛克”陶瓷片紧紧贴附在模具的表面；
S2：将S1中的纤维高强复合材料缓冲层所用的橡胶材料液体聚氨酯橡胶套上一层真空袋后，等到液体聚氨酯橡胶完全固态化后，将外层真空袋拆去，测量刮板输送机的形状，并根据刮板输送机的形状铺设纤维布；
S3：测量刮板输送机的形状，并将S2中的纤维布铺设在刮板输送机上后，紧接着分别再次铺设脱模布、导流网、树脂管、真空管以及真空袋，铺设完成后，将真空泵打开，利用真空泵抽吸真空，把树脂抽吸入真空袋的内部；
S4：当纤维布被完全浸润后，将S3中的真空泵停止工作，树脂不再被吸入，接着进行加热和常温固化其中的一种工序，再进行脱模、打磨和修整；
S5：通过最后将阻燃抗静电树脂填入耐磨陶瓷的拼合的缝隙中，使得缝隙被填充完全拼合，在阻燃抗静电树脂的内部添加碳纳米管和导电碳纤维其中的一种，填充完成后即可完成加工。
所述S1中所提及的氧化铝耐磨陶瓷是一种以氧化铝为主体的材料；氧化铝耐磨陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延和热压成型，氧化铝耐磨陶瓷要使用超声波进行洗涤。
所述S3中提及的树脂为阻燃抗静电环氧树脂、阻燃抗静电乙烯基树脂、阻燃抗静电不饱和聚酯树脂的一种；所述阻燃抗静电环氧树脂含有阻燃基团的环氧树脂；所述阻燃抗静电环氧树脂有反应型和添加型两种；所述反应型是以含卤、磷单体制得的含有阻燃基团的树脂；所述添加型是在环氧树脂中加人阻燃剂制得具有阻燃性的固化物。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (8)
1.一种矿用刮板运输机用的高强复合材料，其特征在于：包括纤维高强复合材料；所述纤维高强复合材料包括增强层、磨耗层和缓冲层；所述纤维高强复合材料增强层所用的纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维多种组合制成；所述所用的树脂为阻燃抗静电树脂；所述所用的阻燃抗静电树脂为阻燃抗静电环氧树脂、阻燃抗静电乙烯基树脂、阻燃抗静电不饱和聚酯树脂的一种。
2.根据权利要求1所述的一种矿用刮板运输机用的高强复合材料，其特征在于：所述纤维高强复合材料磨耗层所用的材料为耐磨陶瓷；所述所用的耐磨陶瓷为氧化铝耐磨陶瓷和氧化锆耐磨陶瓷组合制成。
3.根据权利要求2所述的一种矿用刮板运输机用的高强复合材料，其特征在于：所述纤维高强复合材料缓冲层所用的材料为橡胶材料；所述所用的橡胶材料为液体聚氨酯橡胶；所述树脂中添加碳纳米管和导电碳纤维其中的一种；所述缓冲层设置在增强层与磨耗层之间。
4.根据权利要求3所述的一种矿用刮板运输机用的高强复合材料，其特征在于：所述纤维高强复合材料的磨耗层采用10×10mm和20×20mm大小的“马赛克”耐磨陶瓷错缝拼贴；所述缝隙均为1-2毫米；所述耐磨陶瓷贴附在中部平板以及链条通过的地方。
5.根据权利要求4所述的一种矿用刮板运输机用的高强复合材料，其特征在于：所述“马赛克”耐磨陶瓷错缝拼贴的缝隙内填充阻燃抗静电树脂；所述在阻燃抗静电树脂的内部添加碳纳米管和导电碳纤维其中的一种。
6.一种矿用刮板运输机用的高强复合材料的生产方法，该高强复合材料的生产方法用于加工权利要求1-5中所述的高强复合材料，该生产方法步骤如下；
S1：首先将选好的耐磨陶瓷(马赛克陶瓷片)放置模具上，耐磨陶瓷选择氧化铝耐磨陶瓷和氧化锆耐磨陶瓷组合制成，接着将纤维高强复合材料缓冲层所用的橡胶材料液体聚氨酯橡胶涂覆于陶瓷块上并套上一层真空袋，将真空袋的内部抽真空，把“马赛克”陶瓷片紧紧贴附在模具的表面；
S2：将S1中的纤维高强复合材料缓冲层所用的橡胶材料液体聚氨酯橡胶套上一层真空袋后，等到液体聚氨酯橡胶完全固态化后，将外层真空袋拆去，测量刮板输送机的形状，并根据刮板输送机的形状铺设纤维布；
S3：测量刮板输送机的形状，并将S2中的纤维布铺设在刮板输送机上后，紧接着分别再次铺设脱模布、导流网、树脂管、真空管以及真空袋，铺设完成后，将真空泵打开，利用真空泵抽吸真空，把树脂抽吸入真空袋的内部；
S4：当纤维布被完全浸润后，将S3中的真空泵停止工作，树脂不再被吸入，接着进行加热和常温固化其中的一种工序，再进行脱模、打磨和修整；
S5：通过最后将阻燃抗静电树脂填入耐磨陶瓷的拼合的缝隙中，使得缝隙被填充完全拼合，在阻燃抗静电树脂的内部添加碳纳米管和导电碳纤维其中的一种，填充完成后即可完成加工。
7.根据权利要求6所述的一种矿用刮板运输机用的高强复合材料的生产方法，其特征在于：所述S1中所提及的氧化铝耐磨陶瓷是一种以氧化铝为主体的材料。
8.根据权利要求7所述的一种矿用刮板运输机用的高强复合材料的生产方法，其特征在于：所述S3中提及的树脂为阻燃抗静电环氧树脂、阻燃抗静电乙烯基树脂、阻燃抗静电不饱和聚酯树脂的一种；所述阻燃抗静电环氧树脂含有阻燃基团的环氧树脂；所述阻燃抗静电环氧树脂有反应型和添加型两种；所述反应型是以含卤、磷单体制得的含有阻燃基团的树脂；所述添加型是在环氧树脂中加人阻燃剂制得具有阻燃性的固化物。
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