一种可重复使用的膨胀螺栓及其制备方法与流程

本发明涉及基础植入件领域，具体地说，是一种可重复使用的膨胀螺栓及其制备方法。

背景技术：

膨胀螺栓是土建装修和水电安装工程中应用的非常广泛的紧固件之一，另外，对于一些强度要求不是特别高的设备安装中，也有着十分重要的作用。

常规的膨胀螺栓由沉头螺栓、胀管、平垫圈、弹簧垫和六角螺母组成。使用时，须先用冲击电钻(锤)在固定体上钻出相应尺寸的孔，再把螺栓、胀管装入孔中，旋紧螺母即可使螺栓、胀管、安装件与固定体之间胀紧成为一体。拧紧以后会膨胀的，螺栓尾部有一个大头，螺栓外面套一个比螺栓直径稍大的圆管子，尾部那部分有几道开口，当螺栓拧紧以后，大头的尾部就被带到开口的管子里面，把管子冲大，达到膨胀的目的，进而把螺栓固定在地面或墙壁上，达到生根的目的。

目前市场上现有的膨胀螺栓安装后难以拆除，难以反复使用，一旦安装后，难以从墙体内取出，只能作为一次性耗材使用，不仅造成材料的浪费，而且表露在墙体外面的膨胀螺栓也会影响美观性，妨碍变更安装。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种可重复使用的膨胀螺栓及其制备方法，其具有结构简单，使用和拆除方便，可实现重复使用，同时有效避免在拆除过程中破坏墙体结构。

本发明的另一目的在于提供一种可重复使用的膨胀螺栓及其制备方法，其有效提高内螺栓的耐热性和耐腐蚀性，不仅有利于增加内螺栓的使用寿命，也有利于增加膨胀螺栓的使用可靠性。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种可重复使用的膨胀螺栓包括内螺栓以及可拆卸地接合所述内螺栓的外胀套，所述内螺栓包括螺栓主体以及设置于所述螺栓主体端部的扩大头部，所述扩大头部从所述螺栓主体的端部径向向外地一体环形延伸，所述外胀套可扩张地套接所述内螺栓，所述外胀套包括套体以及一体地从所述套体曲向凸伸的凸脊部，所述套体设有限位腔以及膨胀腔，所述限位腔设置于所述套体的前部，所述限位腔适配于所述内螺栓的扩大头部，所述膨胀腔的直径小于所述限位腔的直径。

根据本发明的一实施例，所述凸脊部对称地设置于所述套体的径向两侧，间隔地沿着所述套体外壁螺旋向下延伸，所述凸脊部为凸刃结构。

根据本发明的一实施例，所述外胀套为圆台结构，所述外胀套设有上端面和下端面，所述上端面的直径大于所述下端面的直径，所述凸脊部从所述上端面向所述下端面延伸的宽度逐渐减小。

根据本发明的一实施例，所述套体进一步包括容纳腔和定位腔，所述容纳腔位于所述膨胀腔上方，所述膨胀腔联通所述限位腔和所述容纳腔，所述容纳腔的直径大于所述限位腔，所述定位腔均匀地间隔设置于所述外胀套的上端面。

根据本发明的一实施例，所述套体设有外开口和内弧角，所述外开口联通所述限位腔和外界，所述内弧角设置于所述限位腔的内侧，所述外开口的直径小于所述扩大头部的直径。

根据本发明的一实施例，所述螺栓主体包括柄部以及从所述柄部一体向下延伸的腰部，所述柄部具有外螺纹，所述上腰部设置于所述柄部和所述下腰部之间，所述上腰部为六角腰部，所述下腰部内设有内接腔，所述螺栓主体进一步设有内螺纹，所述内螺纹设置于所述内接腔中。

根据本发明的一实施例，所述外胀套是塑料件，所述内螺栓是以金属为基体，在所述金属基体的外表面涂覆有耐热聚合物涂层。

根据本发明的一实施例，所述内螺栓的耐热聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：100份掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂、10～20份纳米二氧化硅、10～30份氢氧化铝粉末以及5～15份硼酸。

根据本发明的一实施例，所述内螺栓的耐热聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：100份掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂、12份纳米二氧化硅、18份氢氧化铝粉末以及10份硼酸。

一种内螺栓的耐热聚合物涂层制备方法，其包括步骤：

(a)溶胶凝胶法制备预聚物，将100g甲基三氧硅烷、50g二甲基二乙氧基硅烷、150g甲苯混合均匀，再滴加4g质量分数为36.5％的盐酸溶液，随后滴加60g已经分散好聚苯硫醚的去离子水混合均匀，去离子水/聚苯硫醚粉质量比为5∶1，在65℃下回流反应5h，经水洗中和后减压蒸馏除去甲苯等溶剂，得到预聚物；以及

(b)加助剂固化，将相应质量分数的预聚物、4-甲基六氢苯酐、二甲基苯胺、纳米二氧化硅、氢氧化铝、硼酸混合均匀得到聚合物涂层液，然后将所述聚合物涂层液均匀地涂在内螺栓表面，60℃下固化2h。

附图说明

图1是根据本发明一优选实施例的一种可重复使用的膨胀螺栓的立体图。

图2是根据本发明上述优选实施例的内螺栓的立体图。

图3是根据本发明上述优选实施例的内螺栓的剖视图。

图4是根据本发明上述优选实施例的外胀套的立体图。

图5A是根据本发明上述优选实施例的外胀套的侧视图。

图5B是根据本发明上述优选实施例的外胀套的剖视图(沿着图5A中A-A1剖视)。

图6A是根据本发明上述优选实施例的外胀套的下视图。

图6B是根据本发明上述优选实施例的外胀套的剖视图(沿着图6A中B-B1剖视)

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1到图6B所示的是一种可重复使用的膨胀螺栓1，所述可重复使用的膨胀螺栓1包括内螺栓10以及可拆卸地接合所述内螺栓10的外胀套20，所述内螺栓10包括螺栓主体11以及设置于所述螺栓主体11端部的扩大头部12，所述扩大头部12从所述螺栓主体11的端部径向向外地一体环形延伸，所述外胀套20可扩张地套接所述内螺栓10，所述外胀套20包括套体21以及一体地从所述套体21曲向凸伸的凸脊部22，所述套体21设有限位腔211以及膨胀腔212，所述限位腔211设置于所述套体21的前部，所述限位腔211适配于所述内螺栓10的扩大头部12，所述膨胀腔212的直径小于所述限位腔211的直径，从而所述内螺栓10的扩大头部12得以可逆地穿过所述膨胀腔212到达所述限位腔211，限位地安装于所述限位腔211中，或者所述内螺栓10的扩大头部12得以从所述限位腔211向所述膨胀腔212移动，得以扩张所述膨胀腔212，当所述内螺栓10的扩大头部12处于所述膨胀腔212时，得以膨胀所述外胀套20，使得所述凸脊部22固定于基材中，从而所述膨胀螺栓1结构简单，使用和拆除方便，可实现重复使用，同时有效避免在拆除过程中破坏墙体结构。

其中，所述凸脊部22对称地设置于所述套体21的径向两侧，间隔地沿着所述套体21外壁螺旋向下延伸，所述凸脊部22为凸刃结构，所述凸刃结构指的是所述凸脊部22外侧宽度小于所述凸脊部22的内侧宽度，也就是说，所述凸脊部22从所述套体21向外凸伸的宽度逐渐减小，剪切面呈锥形结构，得以减小所述凸脊部22与基材之间的受力面积，有助于增强所述凸脊部22的剪切力，使得所述凸脊部22与基材孔壁之间的剪切摩擦力增强，有利于所述凸脊部22受到膨胀挤压时得以快速固定于墙体中，所述凸脊部22的凸刃结构也有利于更深地挤入墙体中，而不损坏所述凸脊部22的表面结构，同时，由于所述凸脊部22的双螺旋结构，膨胀时得以使基材受力均匀，使用过程中有效避免所述外胀套20的侧向移动，使得所述外胀套20的抓附力得到提升，增强所述外胀套20与基材之间的摩擦握裹力，防止所述外胀套20在使用过程中轴向移出，从而有助于增强所述膨胀螺栓1的整体可靠性、安全性和稳定性，如图5B所示。

所述凸脊部22与所述套体21为一体结构，通过所述凸脊部22取代传统的设有几道开口的膨胀片，也有利于增强所述外胀套20的强度，延长所述外胀套20的使用寿命。

所述外胀套20为圆台结构，所述外胀套20设有上端面201和下端面202，所述上端面201的直径大于所述下端面202的直径，所述凸脊部22从所述上端面201径向向外、螺旋向下地向所述下端面202延伸，所述凸脊部22从所述上端面201向所述下端面202延伸的宽度逐渐减小，有利于所述膨胀腔212相对应的所述凸脊部22膨胀挤入基材孔壁处，换句话说，由于所述外胀套20的膨胀腔212通过所述扩大头部12可以发生扩张，所述膨胀腔212的扩张距离直接决定了下侧的所述凸脊部22的径向移动距离，当所述扩大头部12位于所述膨胀腔212时，下侧的所述凸脊部22径向移动距离大于上侧的所述凸脊部22径向移动距离，有利于所述凸脊部22与墙体接触的一致性，提升所述膨胀螺栓1的整体强度和安装稳定性。所述凸脊部22也可以较好地引导浇灌液无缝隙地贴合所述膨胀螺栓1。

所述套体21进一步包括容纳腔213和定位腔214，所述容纳腔213位于所述膨胀腔212上方，所述膨胀腔212联通所述限位腔211和所述容纳腔213，所述容纳腔213的直径大于所述限位腔211，所述定位腔214均匀地间隔设置于所述外胀套20的上端面201，便于膨胀螺栓1的安装和拆除操作。

其中，所述套体21设有外开口216和内弧角215，所述外开口216联通所述限位腔211和外界，所述内弧角215设置于所述限位腔211的内侧，所述外开口216的直径小于所述扩大头部12的直径，通过所述内弧角215使得所述扩大头部12得以置于所述限位腔211中，并且在所述限位腔211中具有一定的可转动空间，所述内螺栓10可轴向自转的同时有效限制于所述限位腔211中，无法从外开口216脱离，增强所述内螺栓10与所述外胀套20的接合牢固性。

所述外胀套20是塑料件，具有一定的可逆扩张性，所述内螺栓10的扩大头部12可反复地穿过所述膨胀腔212，所述膨胀腔212受到所述内螺栓10的扩大头部12的挤压而扩张，当所述扩大头部12脱离所述膨胀腔212时，所述外胀套20可逐渐恢复原状，便于后续的拆除操作，从而不仅可以节省耗材，也使得基材中的所述膨胀螺栓1拆除方便，增强墙体的美观性。

所述螺栓主体11包括柄部112以及从所述柄部112一体向下延伸的腰部，所述柄部112具有外螺纹，便于连接其他物件，如配套工具，通过配套工具可将所述扩大头部12从所述限位腔211拉向所述膨胀腔212，所述腰部包括上腰部113和下腰部114，所述上腰部113设置于所述柄部112和所述下腰部114之间，所述上腰部113为六角腰部，所述下腰部114内设有内接腔115。

其中，所述螺栓主体11进一步设有内螺纹111，所述内螺纹111设置于所述内接腔115中，以便于在墙体重负荷时的固定连接。

所述内螺栓10可以是金属，也可以是复合材料。

优选地，所述内螺栓10是以金属为基体，在所述金属的外表面涂覆有耐热聚合物涂层，有效克服普通膨胀螺栓1易腐蚀、不耐热的缺点，避免随着温度的升高金属的强度下降严重而可能会危及使用者的人身安全。

所述内螺栓10的耐热聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：100份掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂、10～20份纳米二氧化硅、10～30份氢氧化铝粉末以及5～15份硼酸。

所述掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂为聚苯硫醚与经环氧树脂改性后的有机硅树脂。有机硅树脂具有良好的热稳定性、透明性、耐冷热性、耐冲击性、低吸湿性、低表面张力和低的玻璃化转变温度。但硅树脂与基材的粘附力不够好，影响了其应用。环氧树脂对基材有良好的粘接力，因此通过环氧改性有机硅树脂，得到兼具两者优点的材料。聚苯硫醚是一种新型高性能树脂，具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良的优点。

所述纳米二氧化硅为无定形白色粉末，无毒、无味、无污染，微结构为球形，呈絮状和网状的准颗粒结构，能提高其他材料抗老化、强度和耐化学性能。纳米二氧化硅与有机硅树脂通过分子间的作用力结合在一起，分散状况良好。纳米二氧化硅分散在有机硅树脂中起到物理交联的作用，有效地增强了有机硅树脂的强度以及抗拉伸性能。同时，纳米二氧化硅的低导热系数提高了树脂的隔热性能。此外，由于纳米二氧化硅的存在大大增强了树脂的耐磨性能以及硬度，有助于加强对所述内螺栓10表面的保护。

所述硼酸具有密度低、易失水从而带走大量热的特点。差热分析表明硼酸在130-270℃范围内受热时分步脱去水生成B₂O₃，在释放水分子的同时带走大量热量，当温度达到450℃时，B₂O₃软化形成玻璃状熔融物，在涂层表面形成屏蔽层，阻隔氧向涂层内部渗透，达到进一步阻燃的目的。同时所述氢氧化铝在200-500℃范围内受热时脱水同样带走大量热量，提高涂层的隔热能力。在所述聚合物涂层中加入氢氧化铝和硼酸得以让其在较高温度下分解吸收热量，同时分解生成的水又汽化进一步降低温度，从而达到涂层隔热的效果，起到防止螺栓金属基体温度过高而出现力学性能下降的现象。

优选地，所述内螺栓10的耐热聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：100份掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂、12份纳米二氧化硅、18份氢氧化铝粉末以及10份硼酸。

所述内螺栓10的聚合物涂层制备方法，其包括步骤：

(a)溶胶凝胶法制备预聚物，将100g甲基三氧硅烷、50g二甲基二乙氧基硅烷、150g甲苯混合均匀，再滴加4g质量分数为36.5％的盐酸溶液，随后滴加60g已经分散好聚苯硫醚的去离子水混合均匀，去离子水/聚苯硫醚粉质量比为5∶1，在65℃下回流反应5h，经水洗中和后减压蒸馏除去甲苯等溶剂，得到预聚物；以及

(b)加助剂固化，将相应质量分数的预聚物、4-甲基六氢苯酐、二甲基苯胺、纳米二氧化硅、氢氧化铝、硼酸混合均匀得到聚合物涂层液，然后将所述聚合物涂层液均匀地涂在内螺栓10表面，60℃下固化2h。

实施例1

所述内螺栓10的聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：

掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂 100份

纳米二氧化硅 12份

氢氧化铝粉末 18份

硼酸 10份

然后通过所述内螺栓10的聚合物涂层制备方法制得的聚合物涂层液均匀地涂在螺栓表面，60℃下固化2h，得到耐热耐腐蚀膨胀螺栓1。

实施例2

所述内螺栓10的聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：

掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂 100份

纳米二氧化硅 10份

氢氧化铝粉末 12份

硼酸 6份

然后通过所述内螺栓10的聚合物涂层制备方法制得的聚合物涂层液均匀地涂在螺栓表面，60℃下固化2h，得到耐热耐腐蚀膨胀螺栓1。

实施例3

所述内螺栓10的聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：

掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂 100份

纳米二氧化硅 10份

氢氧化铝粉末 12份

硼酸 6份

然后通过所述内螺栓10的聚合物涂层制备方法制得的聚合物涂层液均匀地涂在螺栓表面，60℃下固化2h，得到耐热耐腐蚀膨胀螺栓1。

对比例4

所述内螺栓10的聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：

环氧改性有机硅树脂 100份

纳米二氧化硅 12份

氢氧化铝粉末 18份

硼酸 10份

然后通过所述内螺栓10的聚合物涂层制备方法制得的聚合物涂层液均匀地涂在螺栓表面，60℃下固化2h，得到耐热耐腐蚀膨胀螺栓1。

对比例5

所述内螺栓10的聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：

掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂 100份

氢氧化铝粉末 18份

硼酸 10份

然后通过所述内螺栓10的聚合物涂层制备方法制得的聚合物涂层液均匀地涂在螺栓表面，60℃下固化2h，得到耐热耐腐蚀膨胀螺栓1。

对比例6

所述内螺栓10的聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：

掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂 100份

纳米二氧化硅 12份

硼酸 10份

然后通过所述内螺栓10的聚合物涂层制备方法制得的聚合物涂层液均匀地涂在螺栓表面，60℃下固化2h，得到耐热耐腐蚀膨胀螺栓1。

对比例7

所述内螺栓10的聚合物涂层的原料以重量份计由下列组分组成：

掺杂聚苯硫醚粉末的环氧改性有机硅树脂 100份

纳米二氧化硅 12份

氢氧化铝粉末 18份

然后通过所述内螺栓10的聚合物涂层制备方法制得的聚合物涂层液均匀地涂在螺栓表面，60℃下固化2h，得到耐热耐腐蚀膨胀螺栓1。

其中，实施例1至对比例7的性能测试结果如表1所示。

表1实施例1至对比例7的聚合物涂层性能测试结果

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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。