增韧frp螺旋连接件及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种增韧FRP螺旋连接件及其制备方法，涉及一种FRP连接件。本增韧FRP螺旋连接件包括螺栓、螺帽和垫片；螺栓包括连接为一体的螺头和螺杆，在螺杆上设置有外螺纹；在螺帽上设置有内螺纹；外螺纹和内螺纹互为适配；垫片套在螺杆上，螺帽拧紧在螺杆上。本方法以环氧树脂基质为主体，再加入增韧剂；将树脂胶料、短切纤维和纤维布按真空塑模成型。本FRP连接件采用机械化、半自动化塑模成型，因此可大规模生产；用于连接FRP构件，发挥了整体不锈蚀、无磁性、电绝缘、没有涡流损失和无涡流干扰等功能；使用本FRP连接件，使大型FRP结构件可以分解成许多小型FRP结构件，具有节能和减排效果。
【专利说明】增韧FRP螺旋连接件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种FRP连接件，尤其涉及一种增韧FRP螺旋连接件及其制备方法。【背景技术】
[0002]为了提高结构耐久性、构筑无磁环境和实现电气绝缘等目的，非金属材料在工程上已经有了很广范的应用，较典型的非金属材料有FRP(Fiber Reinforced Plastics,纤维增强塑料，也称玻璃钢)、陶瓷、玻璃等。这些非金属材料组成的工程构件往往需要连接件加以连结。如果采用传统的金属连接件(金属制的螺栓、铆钉、插销和燕尾槽等)，则因本身的锈蚀、磁性和导电性，影响整体的功能；因此，需要相应的非金属连接件。
[0003]以玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维或其他高强度纤维为主要材料，以树脂为辅助材料制成的FRP连接件，成了具有广阔发展前景的替代产品。FRP连接件的抗拉强度是钢材的
1.5?2.5倍，密度是钢材的1/5?1/4，具有不锈蚀、无磁性、电气绝缘，在交流电和高频信号场合，没有涡流损失和涡流干扰等优点，是一种高强、质轻、具有优越电磁特性的新型工程连接件。
[0004]但是，由于现有FRP连接件成型缩胀和温度、湿度变化以及成型周期长短等原因导致其尺寸误差很大，不能适应连接FRP构件的情况。
[0005]美国OCF公司凭借其在玻璃纤维领域的优势，研发了轻型的玻璃纤维等新型建筑复合材料；21世纪初，日本的专家又研究出用基于碳纤维增强树脂的高强碳纤维复合材料等新材料，并应用于实际工程，发挥了复合筋重量轻、强度高、耐腐蚀性强诸优点。但是只能直接成型，而无法采用连接件连接。
[0006]近几年来，碳纤维复合筋在我国也有小规模的生产和应用试验，并且经过国家建材局产品质检中心和中冶研究院等对FRP复合材料的安全使用性能进行了试验和研究。本 申请人:经过多年的理论研究与实验探索，在湖北省秭归县松树坳大桥的零号桥台和一号桥墩之间，建造了国内第一跨完全由FRP筋材、FRP预应力筋材以及FRP锚具组成的混凝土简支梁。该桥梁属于湖北省科技厅立项的研究项目“完全非金属材料配筋混凝土桥梁关键技术研究”的依托工程。同时， 申请人:为中船重工某试验场，建造了无磁车间，满足了无磁性需要。这些应用，具有一定的示范作用和开拓意义。但是仍只能采用整体成型而未使用FRP连接件。
[0007]由于FRP材料与钢铁材料物理性质有一些差异，因此需要开发特殊的技术和工艺，扬长避短，充分发挥新材料在节能、减少污染和开发新资源方面的作用。
[0008]目前，迫切需要开发一种FRP连接件，以能方便地安装和安全地连接不同的FRP构件，完全保持结构整体无锈蚀、无磁性、电绝缘、没有涡流损失和不产生涡流干扰等优点。
[0009]经检索，未见FRP连接件的报道，亦未见关于FRP连接件的专利技术。
【发明内容】
[0010]本发明的目的就在于适应非金属材料的普及，提供一种增韧FRP螺旋连接件及其制备方法。
[0011]本发明的目的是这样实现的:
一、增韧FRP螺旋连接件的结构 本连接件包括螺栓、螺帽和垫片；
螺栓包括连接为一体的螺头和螺杆，在螺杆上设置有外螺纹；
在螺帽上设置有内螺纹；
外螺纹和内螺纹互为适配；
垫片套在螺杆上，螺帽拧紧在螺杆上。
[0012]二、增韧FRP螺旋连接件的组分及制备方法
1、组分
按重量百分比是:
树脂胶料15?30%，
短切纤维15?25%，
纤维布50?60%，
各组分之和为100% ；
所述的树脂胶料包括环氧树脂基质、固化剂、促进剂和增韧剂，基本配比按环氧树脂产品说明书推荐比例；其中增韧剂选用液体丁腈橡胶，用量为树脂胶料的2%?15%，螺栓和螺帽以4%为佳，垫片30以6%为佳。
[0013]2、制备方法
以环氧树脂基质为主体，按常规方式加入促进剂和固化剂搅拌，再加入增韧剂继续搅拌，得到树脂胶料备用；将树脂胶料、短切纤维和纤维布按下列方法真空塑模成型:
三、增韧FRP螺旋连接件的应用
1)用于固结两块或多块FRP构件；
2)作电绝缘用途时，可以在两个导体上钻孔，其间加进垫片30，用螺栓10紧固即可。
[0014]本发明具有下列优点和积极效果
①本FRP连接件采用机械化、半自动化塑模成型，因此可大规模生产；
②本FRP连接件用于连接FRP构件以及其他非金属构件，发挥了整体不锈蚀、无磁性、电绝缘、没有涡流损失和无涡流干扰等功能；
③使用本FRP连接件，使大型FRP结构件可以分解成许多小型FRP结构件，降低了生产难度，提高了安装效率，减少了原材料损耗、运输困难和作业场地，具有节能和减排效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本连接件的结构示意图；
图2是正六边形不意图；
图3是类梯形示意图。
[0016]其中:
10—螺栓，11一螺头，12—螺杆，13—外螺纹；
20—螺帽，21—内螺纹；
30—垫片。【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实例详细说明:
一、增韧FRP螺旋连接件的结构
如图1，本连接件包括螺栓10、螺帽20和垫片30 ；
螺栓10包括连接为一体的螺头11和螺杆12，在螺杆12上设置有外螺纹13 ；
在螺帽20上设置有内螺纹21 ；
外螺纹13和内螺纹21互为适配；
垫片30套在螺杆12上，螺帽20拧紧在螺杆12上。
[0018]所述的螺头11为多边形，以正六边形为佳，如图2 ；
所述的螺帽20为多边形，以正六边形为佳，如图2 ；
螺纹形状是三角形、梯形、类梯形或锯齿形，以类梯形为佳；所述的类梯形如图3，即类梯形的边不是直线，而是平滑过渡的曲线。
[0019]二、增韧FRP螺旋连接件的制备方法 O螺栓的制备方法
①以拉缠成型的FRP筋材(制备前备用的同类杆形材料)为骨架，经过机械缠绕纤维布，在布的层间加入短切纤维成为胚架；
②将胚架放入螺栓外模，螺栓外模包括制备螺头的两瓣模以及制备螺杆的整体模，再将螺栓外模置于密封的容器中，对容器抽真空，真空度在0.0OlMPa以下；
③在真空环境下，通过管道和阀门自动吸入树脂胶料，使充满螺栓外模内部的短切纤维和纤维布的间隙；
④在中温或高温下固化，得到螺栓半成品，中温:150?170°C，高温:220?250°C；
⑤解除容器的真空，取出螺栓半成品，取出的方式为旋转方式，得到带有螺纹的半成品
⑥经过整形得到螺栓成品。
[0020]2)螺帽的制备方法 螺帽和螺栓的制备方法一样；
螺帽模子包括螺帽外模和螺帽内模，螺帽外模为两瓣模，螺帽内模为一整体模；
螺帽取出的方式是:先解除外模，再从具有外螺纹的螺帽内模中旋转取出螺帽半成品。
[0021]三、本发明的特点
1、本连接件的组分有增韧剂，选用液体丁腈橡胶，使连接件不仅有较强的刚度，而且具有较强的韧性，不易被损坏。
[0022]2、本连接件的制备方法确保螺纹的质量:螺栓外模包括制备螺头的两瓣模以及制备螺杆的整体模，螺栓取出的方式为旋转方式；螺帽模子包括螺帽外模和螺帽内模，螺帽外模为两瓣模，螺帽内模为一整体模；螺帽取出的方式是:先解除外模，再从具有外螺纹的螺帽内模中旋转取出螺帽半成品。
[0023]3、本连接件的连接方式紧密:螺栓和螺帽为螺旋连接，而且螺纹为类梯形，垫片还具有一定韧性，确保连接其它构件的牢固性。
【权利要求】
1.一种增韧FRP螺旋连接件，其特征在于: 包括螺栓(10)、螺帽(20)和垫片(30); 螺栓(10)包括连接为一体的螺头(11)和螺杆(12)，在螺杆(12)上设置有外螺纹(13); 在螺帽(20)上设置有内螺纹(21)； 外螺纹(13)和内螺纹(21)互为适配； 垫片(30)套在螺杆(12)上，螺帽(20)拧紧在螺杆(12)上。
2.按权利要求1所述的一种增韧FRP螺旋连接件，其特征在于: 所述的螺头(11)为多边形，以正六边形为佳。
3.按权利要求1所述的一种增韧FRP螺旋连接件，其特征在于: 所述的螺帽(20)为多边形，以正六边形为佳。
4.按权利要求1所述的一种增韧FRP螺旋连接件，其特征在于: 所述外螺纹(13)和内螺纹(21)的螺纹形状是三角形、梯形、类梯形或锯齿形，以类梯形为佳，所述的类梯形的边不是直线，而是平滑过渡的曲线。
5.按权利要求1所述的一种增韧FRP螺旋连接件的制备方法，其特征在于: 1)组分 按重量百分比是: 树脂胶料15~30%， 短切纤维15~25%， 纤维布50~60%， 各组分之和为100% ； 所述的树脂胶料包括环氧树脂基质、固化剂、促进剂和增韧剂，基本配比按环氧树脂产品说明书推荐比例；其中增韧剂选用液体丁腈橡胶，用量为树脂胶料的2%~15%，螺栓和螺帽以4%为佳，垫片30以6%为佳； 2)制备方法 以环氧树脂基质为主体，按常规方式加入促进剂和固化剂搅拌，再加入增韧剂继续搅拌，得到树脂胶料备用；将树脂胶料、短切纤维和纤维布按真空塑模成型，分别制备螺栓(10)、螺帽(20)和垫片(30)。
6.按权利要求5所述的一种增韧FRP螺旋连接件的制备方法，其特征在于: 所述螺栓的制备方法是: ①以拉缠成型的FRP筋材为骨架，经过机械缠绕纤维布，在布的层间加入短切纤维成为胚架； ②将胚架放入螺栓外模，螺栓外模包括制备螺头的两瓣模以及制备螺杆的整体模，再将螺栓外模 置于密封的容器中，对容器抽真空，真空度在0.0OlMPa以下； ③在真空环境下，通过管道和阀门自动吸入树脂胶料，使充满螺栓外模内部的短切纤维和纤维布的间隙； ④在中温或高温下固化，得到螺栓半成品，中温:150~170°C，高温:220~250°C； ⑤解除容器的真空，取出螺栓半成品，取出的方式为旋转方式，得到带有螺纹的半成品 ⑥经过整形得到螺栓成品。
7.按权利要求5所述的一种增韧FRP螺旋连接件的制备方法，其特征在于:所述螺帽的制备方法是: 和 螺栓的制备方法一样，螺帽模子包括螺帽外模和螺帽内模，螺帽外模为两瓣模，螺帽内模为一整体模； 螺帽取出的方式是:先解除外模，再从具有外螺纹的螺帽内模中旋转取出螺帽半成品。
【文档编号】F16B37/00GK103939446SQ201410205584
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】金文成, 韩斌发, 翟锋, 郑文衡 申请人:湖北金力工程复合材料有限公司