一种高强度抗冲击工程塑料法兰及其应用的制作方法

本发明涉及法兰技术领域，具体为一种高强度抗冲击工程塑料法兰及其应用。

背景技术：

法兰，又叫法兰凸缘盘或突缘。法兰是轴与轴之间相互连接的零件，用于管端之间的连接；也有用在设备进出口上的法兰，用于两个设备之间的连接，如减速机法兰。法兰连接或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接。水泵和阀门，在和管道连接时，这些器材设备的局部，也制成相对应的法兰形状，也称为法兰连接。凡是在两个平面周边使用螺栓连接同时封闭的连接零件，一般都称为“法兰”，如通风管道的连接，这一类零件可以称为“法兰类零件”。但是这种连接只是一个设备的局部，如法兰和水泵的连接，就不好把水泵叫“法兰类零件”。比较小型的如阀门等，可以叫“法兰类零件。

但是传统的法兰连接时需使用较多连接零件，拆卸和安装十分的不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高强度抗冲击工程塑料法兰，旨在改善法兰连接时需使用较多连接零件，拆卸和安装十分的不便的问题。

本发明是这样实现的：

一种高强度抗冲击工程塑料法兰，包括第一法兰本体和第二法兰本体，第一法兰本体的最外端面固定安装有曲型不锈钢连接板，相邻曲型不锈钢连接板的夹角为90度，曲型不锈钢连接板的底部一端固定安装有弹性扣，曲型不锈钢连接板的顶端面固定有螺孔座，螺孔座上螺纹连接有不锈钢螺柱，不锈钢螺柱的长度为曲型不锈钢连接板厚度的2倍，第二法兰本体的最外端设有螺孔，螺孔共设有四个，相邻螺孔的夹角为90度，四个螺孔与四个不锈钢螺柱相对应，第二法兰本体的外侧面设有卡槽，且卡槽共设有四个，四个卡槽与四个弹性扣相对应；

第一法兰本体的表面包覆有聚酰亚胺复合膜，聚酰亚胺复合膜自上而下依次包括：

聚酰亚胺塑料层、聚酰亚胺塑料层上的石墨烯改性聚酰亚胺层以及聚酰亚胺复合材料层；

其中，石墨烯改性聚酰亚胺层的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯与聚酰亚胺单体混合，在温度为130-135℃下搅拌1-3h；之后将上述混合单体置于反应釜中，加入有机二羧酸以及开环聚合催化剂，通入高纯氮气，并升温至230-260℃搅拌后聚合反应4-6h，得到低聚物；

（2）在步骤（1）的低聚物与催化剂，在230-260℃下继续反应1-3h，得到石墨烯改性聚酰亚胺；

（3）在步骤（2）中的反应釜中通入高纯氮气，并在230-260℃由出料口出料后冷却切粒，干燥后，依次经过熔融-缓冷-冷却-上油-集束-第一热辊-第二热辊得到石墨烯改性聚酰亚胺层；

聚酰亚胺塑料层是由聚酰亚胺本体，聚苯醚和聚乙烯组合而成，其中，按质量百分比计：聚酰亚胺本体：44%-58%，聚苯醚：20%-33%，聚乙烯：22%-23%；

聚酰亚胺玻纤复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a提供热固性聚酰亚胺、低聚合度聚酰亚胺和增强材料；

b将低聚合度聚酰亚胺溶解于溶液之中，制备成低聚合度聚酰亚胺质量含量为15-60%的低聚合度聚酰亚胺溶液；

c使用低聚合度聚酰亚胺溶液浸润增强材料；

d将浸润后的增强材料与热固性聚酰亚胺混合均匀得到聚酰亚胺玻纤复合材料。

进一步的，第一法兰本体的侧面固定安装有连接管，且连接管的外壁固定安装有耐磨密封套。

进一步的，不锈钢螺柱的一端固定安装有转动手柄，且转动手柄上固定有防滑套。

进一步的，第一法兰本体的另侧面设置有圆槽，且圆槽内固定安装有耐腐蚀密封圈，耐腐蚀密封圈的厚度是圆槽深度的2倍。

进一步的，曲型不锈钢连接板的长度是第一法兰本体厚度的2倍。

进一步的，步骤（1）中的氧化石墨烯与聚酰亚胺单体的质量比为1：50，有机二羧酸与聚酰亚胺单体的质量比为1：20，开环聚合催化剂与聚酰亚胺单体的质量比为1：40；

步骤（2）中催化剂与低聚物的质量比为1:8。

进一步的，催化剂选自锑类催化剂、锗系催化剂、钛系催化剂中的一种或几种。

进一步的，热固性聚酰亚胺由四羧酸二酐、二胺及封端剂合成；热固性聚酰亚胺的封端剂为pepa或乙炔苯酐。

进一步的，低聚合度聚酰亚胺的质量分数为热固性聚酰亚胺的0.5%-10%；的聚酰亚胺复合膜，其特征在于，增强材料的用量为热固性聚酰亚胺质量的60%-200%。

进一步的，增强材料为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明：

（1）、通过第一法兰本体的最外端面固定安装有曲型不锈钢连接板，且相邻夹角为90度，而曲型不锈钢连接板的底部一端固定安装有弹性扣，同时第二法兰本体的外侧设有四个卡槽，可将四个弹性扣卡接在四个卡槽内，实现两个法兰可拆卸链接，操作简单便利，同时手动转动四个转动手柄使四个不锈钢螺柱进行转动，让不锈钢螺柱一端螺纹连接在第二法兰本体的四个螺孔内，使曲型不锈钢连接板与第二法兰本体连接更紧密，避免两个法兰出现松动的现象。

（2）、通过第一法兰本体的侧面固定有连接管，连接管的外壁安装有耐磨密封套，当第一法兰体与输送管道连接时，连接管抵在输送管道的内壁上，耐磨密封垫使两个连接较为密封，避免输送液体溢出，更安全可靠。

本发明所提供的聚酰亚胺改性复合贴片，因为氧化石墨烯具有一定的导电导热能力，醇类聚合物具有吸湿性好的特点，氧化石墨烯和醇类低聚物的引入，赋予了聚酰亚胺材料良好的导电导热性能、抗静电性能明显提高，同时，抗冲击强度、拉伸强度大大提高提高，测试方法：无缺口冲击强度测试：xa-500，50j，gb1043型；拉伸强度测试：lloyd-lr-50k，gb1040型，弯曲强度测试：lloyd-lr-50k，gb9341型，耐介质性能测试：gbn547型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的第一法兰本体内侧结构示意图；

图3是本发明的曲型不锈钢连接板结构示意图。

图中：1、第一法兰本体；2、曲型不锈钢连接板；3、螺孔座；4、弹性扣；5、连接管；6、耐磨密封套；7、螺孔；8、卡槽；9、第二法兰本体；10、圆槽；11、耐腐蚀密封圈；12、不锈钢螺柱；13、转动手柄。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1-3所示，一种高强度抗冲击工程塑料法兰，包括第一法兰本体1和第二法兰本体9，第一法兰本体1的最外端面固定安装有曲型不锈钢连接板2，相邻曲型不锈钢连接板2的夹角为90度，曲型不锈钢连接板2的底部一端固定安装有弹性扣4，通过第一法兰本体1的最外端面固定安装有曲型不锈钢连接板2，且相邻夹角为90度，而曲型不锈钢连接板2的底部一端固定安装有弹性扣4，同时第二法兰本体9的外侧设有四个卡槽8，可将四个弹性扣4卡接在四个卡槽8内，实现两个法兰可拆卸链接，操作简单便利，曲型不锈钢连接板2的顶端面固定有螺孔座3，螺孔座3上螺纹连接有不锈钢螺柱12，手动转动四个转动手柄13使四个不锈钢螺柱12进行转动，让不锈钢螺柱12一端螺纹连接在第二法兰本体9的四个螺孔7内，使曲型不锈钢连接板2与第二法兰本体9连接更紧密，避免两个法兰出现松动的现象，不锈钢螺柱12的长度为曲型不锈钢连接板2厚度的2倍，第二法兰本体9的最外端设有螺孔7，螺孔7共设有四个，相邻螺孔7的夹角为90度，四个螺孔7与四个不锈钢螺柱12相对应，第二法兰本体9的外侧面设有卡槽8，且卡槽8共设有四个，四个卡槽8与四个弹性扣4相对应；

方案1，第一法兰本体的表面包覆有聚酰亚胺复合膜，聚酰亚胺复合膜自上而下依次包括：聚酰亚胺塑料层、聚酰亚胺塑料层上的石墨烯改性聚酰亚胺层以及聚酰亚胺复合材料层；其中，石墨烯改性聚酰亚胺层的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯与聚酰亚胺单体混合，在温度为134℃下搅拌2h；之后将上述混合单体置于反应釜中，加入有机二羧酸以及开环聚合催化剂，通入高纯氮气，并升温至243℃搅拌后聚合反应5h，得到低聚物；

（2）在步骤（1）的低聚物与催化剂，在243℃下继续反应2h，得到石墨烯改性聚酰亚胺；

（3）在步骤（2）中的反应釜中通入高纯氮气，并在243℃由出料口出料后冷却切粒，干燥后，依次经过熔融-缓冷-冷却-上油-集束-第一热辊-第二热辊得到石墨烯改性聚酰亚胺层；

聚酰亚胺塑料层是由聚酰亚胺本体，聚苯醚和聚乙烯组合而成，其中，按质量百分比计：聚酰亚胺本体：44%，聚苯醚：33%，聚乙烯：23%；

聚酰亚胺玻纤复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a提供热固性聚酰亚胺、低聚合度聚酰亚胺和增强材料；

b将低聚合度聚酰亚胺溶解于溶液之中，制备成低聚合度聚酰亚胺质量含量为43%的低聚合度聚酰亚胺溶液；

c使用低聚合度聚酰亚胺溶液浸润增强材料；

d将浸润后的增强材料与热固性聚酰亚胺混合均匀得到聚酰亚胺玻纤复合材料；

步骤（1）中的氧化石墨烯与聚酰亚胺单体的质量比为1：50，有机二羧酸与聚酰亚胺单体的质量比为1：20，开环聚合催化剂与聚酰亚胺单体的质量比为1：40；

步骤（2）中催化剂与低聚物的质量比为1:8；

催化剂选自锑类催化剂，热固性聚酰亚胺由四羧酸二酐、二胺及封端剂合成；热固性聚酰亚胺的封端剂为pepa，低聚合度聚酰亚胺的质量分数为热固性聚酰亚胺的3.6%，增强材料的用量为热固性聚酰亚胺质量的72%，增强材料为玻璃纤维。

本实施例的性能测试如下：无缺口冲击强度测试：168（kj/m2）拉伸强度测试：658（mpa）弯曲强度测试：1109（mpa）煤油处理拉伸强度：632（mpa）。

方案2，第一法兰本体的表面包覆有聚酰亚胺复合膜，聚酰亚胺复合膜自上而下依次包括：聚酰亚胺塑料层、聚酰亚胺塑料层上的石墨烯改性聚酰亚胺层以及聚酰亚胺复合材料层；其中，石墨烯改性聚酰亚胺层的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯与聚酰亚胺单体混合，在温度为131℃下搅拌2h；之后将上述混合单体置于反应釜中，加入有机二羧酸以及开环聚合催化剂，通入高纯氮气，并升温至252℃搅拌后聚合反应5h，得到低聚物；

（2）在步骤（1）的低聚物与催化剂，在252℃下继续反应2h，得到石墨烯改性聚酰亚胺；

（3）在步骤（2）中的反应釜中通入高纯氮气，并在252℃由出料口出料后冷却切粒，干燥后，依次经过熔融-缓冷-冷却-上油-集束-第一热辊-第二热辊得到石墨烯改性聚酰亚胺层；

聚酰亚胺塑料层是由聚酰亚胺本体，聚苯醚和聚乙烯组合而成，其中，按质量百分比计：聚酰亚胺本体：51%，聚苯醚：27%，聚乙烯：23%；

聚酰亚胺玻纤复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a提供热固性聚酰亚胺、低聚合度聚酰亚胺和增强材料；

b将低聚合度聚酰亚胺溶解于溶液之中，制备成低聚合度聚酰亚胺质量含量为27%的低聚合度聚酰亚胺溶液；

c使用低聚合度聚酰亚胺溶液浸润增强材料；

d将浸润后的增强材料与热固性聚酰亚胺混合均匀得到聚酰亚胺玻纤复合材料；

步骤（1）中的氧化石墨烯与聚酰亚胺单体的质量比为1：50，有机二羧酸与聚酰亚胺单体的质量比为1：20，开环聚合催化剂与聚酰亚胺单体的质量比为1：40；

步骤（2）中催化剂与低聚物的质量比为1:8。

催化剂选自钛系催化剂，热固性聚酰亚胺由四羧酸二酐、二胺及封端剂合成；热固性聚酰亚胺的封端剂为乙炔苯酐，低聚合度聚酰亚胺的质量分数为热固性聚酰亚胺的2.7%，增强材料的用量为热固性聚酰亚胺质量的127%，增强材料为碳纤维和玄武岩纤维的混合。

本实施例的性能测试如下：无缺口冲击强度测试：169（kj/m2）拉伸强度测试：656（mpa）弯曲强度测试：1095（mpa）煤油处理拉伸强度：631（mpa）。

第一法兰本体1的侧面固定安装有连接管5，且连接管5的外壁固定安装有耐磨密封套6，通过第一法兰本体1的侧面固定有连接管5，连接管5的外壁安装有耐磨密封套6，当第一法兰体1与输送管道连接时，连接管5抵在输送管道的内壁上，耐磨密封垫6使两个连接较为密封，避免输送液体溢出，更安全可靠。

不锈钢螺柱12的一端固定安装有转动手柄13，且转动手柄13上固定有防滑套。

第一法兰本体1的另侧面设置有圆槽10，且圆槽10内固定安装有耐腐蚀密封圈11，耐腐蚀密封圈11的厚度是圆槽10深度的2倍，由于圆槽10内固定有耐腐蚀密封圈11，耐腐蚀密封圈11使第一法兰本体1与第二法兰本体9连接较为密封。

曲型不锈钢连接板2的长度是第一法兰本体1厚度的2倍。

工作原理：在使用法兰时，由于第一法兰本体1的侧面固定有连接管5，连接管5的外壁固定有耐磨密封套6，连接管5抵在输送管道内壁上，使其连接较为密封，避免输送液体溢出，当第一法兰本体1与第二法兰本体9连接时，四个曲型不锈钢连接板2底部一端的弹性扣4扣接在第二法兰本体9外侧的四个卡槽8内，使两个法兰拆装十分便利，然后手动转动四个转动手柄13使四个不锈钢螺柱12进行转动，不锈钢螺柱12连接在螺孔7内，使不锈钢螺柱12紧连接在第二法兰本体9，保证两个法兰连接的稳固性，同时第一法兰本体1的内侧设有圆槽10，圆槽10内固定有耐腐蚀密封圈11，耐腐蚀密封圈11抵在第二法兰本体9内侧，使两个法兰连接较为严密，提高了法兰的实用性。

通过上述设计得到的装置已基本能满足法兰拆装的使用，但本着进一步完善其功能的宗旨，设计者对该装置进行了进一步的改良。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。