本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件及其制備方法。

背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展和自動化程度的提高，機(jī)械臂被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、醫(yī)療、軍事、汽車等行業(yè)中。目前機(jī)械臂的連桿結(jié)構(gòu)都是采用了金屬材料，如鑄鐵或鋁合金。采用金屬連桿的機(jī)械臂，由于其連桿重量很大，造成各個關(guān)節(jié)處驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動力的很大一部分消耗在驅(qū)動連桿上，從而降低了能量的利用效率；且由于金屬構(gòu)件自重大，其強(qiáng)度短時間內(nèi)可以保證，但長期疲勞作用下易產(chǎn)生局部的永久性累積損傷，直至最后發(fā)生斷裂而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至造成意外事故。碳纖維是具有石墨晶體結(jié)構(gòu)的微觀纖維狀碳材料，具有重量輕、高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)良特性，在日常的生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用。但在工業(yè)應(yīng)用中，碳纖維很少單獨(dú)使用，一般都是用作增強(qiáng)材料添加到樹脂、金屬、陶瓷等材料中構(gòu)成復(fù)合材料，來提高材料的性能。碳纖維復(fù)合材料比鋼鐵輕50％，比鋁材輕30％，減重效果明顯，因此不少機(jī)械臂生產(chǎn)廠家開始嘗試開發(fā)新的碳纖維復(fù)合材料，同時也對碳纖維復(fù)合材料的性能提出了更高的要求，而現(xiàn)有的碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度等機(jī)械性能已不能滿足，迫切需要一種新的碳纖維復(fù)合材料來進(jìn)一步改善整體的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件，由以下重量份的原料制成：聚己二酰丁二胺30-50份、木質(zhì)素改性碳纖維30-40份、增塑劑1-2份、硼改性酚醛樹脂5-8份、合金粉末2-3份、馬來酸酐接枝EPDM1-3份、環(huán)氧蓖麻油0.5-1份、抗氧化劑0.5-2份、固化劑1-3份、4-甲基咪唑0.5-2份、環(huán)烷油1-3份，所述增塑劑與環(huán)氧蓖麻油的質(zhì)量比為2-3：1。優(yōu)選的，所述的高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件，由以下重量份的原料制成：聚己二酰丁二胺40份、木質(zhì)素改性碳纖維36份、增塑劑2份、硼改性酚醛樹脂7份、合金粉末2份、馬來酸酐接枝EPDM2份、環(huán)氧蓖麻油0.8份、抗氧化劑1份、固化劑2份、4-甲基咪唑1.5份、環(huán)烷油2份。優(yōu)選的，所述固化劑為六亞甲基四胺。優(yōu)選的，所述合金粉末由Fe、Si、Mn、Mo、Zr元素組成。優(yōu)選的，所述合金粉末由Fe、Si、Mn、Mo、Zr的質(zhì)量比為3：1：1：2：2。優(yōu)選的，所述增塑劑為鄰苯二甲酸酯類增塑劑。高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件的制備方法，包括以下步驟：1)將聚己二酰丁二胺、增塑劑、硼改性酚醛樹脂、合金粉末、馬來酸酐接枝EPDM、環(huán)氧蓖麻油、抗氧化劑、環(huán)烷油加入到高速混合機(jī)中攪拌分散30-40min，得混合物料，出料；2)將步驟1)混合物料加入到擠出機(jī)中，加入固化劑、4-甲基咪唑，控制溫度為295-315℃，共混熔融30-40min，擠出，得聚酰胺膠料；3)將木質(zhì)素改性碳纖維包覆在步驟2)聚酰胺膠料的表面上形成碳纖維復(fù)合材料半成品；4)將步驟3)碳纖維復(fù)合材料半成品放置在機(jī)械臂元件模具內(nèi)，鎖緊模具后，將模具放置在成型機(jī)內(nèi)成型，獲得碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂元件。本發(fā)明有益效果：環(huán)氧蓖麻油不僅是一種性能優(yōu)異的環(huán)氧增塑劑，且還能提高材料的流動性和穩(wěn)定性，便于加工成型，合金粉末能很好的增強(qiáng)材料的強(qiáng)度、硬度及焊接性能，木質(zhì)素改性后的碳纖維表面帶有一些活性官能團(tuán)，將其包覆在聚己二酰丁二胺膠料的表面上有很好的親和作用，得到的碳纖維復(fù)合材料重量輕且強(qiáng)度高，相對于傳統(tǒng)的碳纖維材料性能更優(yōu)異，制得的焊接機(jī)械臂元件重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕，能夠有效減輕機(jī)械臂的自身重量，節(jié)能高效，且抗疲勞性能優(yōu)良，不易變形，提高了使用的安全性，使用壽命延長2倍以上。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1：一種高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件，由以下重量份的原料制成：聚己二酰丁二胺40份、木質(zhì)素改性碳纖維36份、鄰苯二甲酸二辛酯2份、硼改性酚醛樹脂7份、合金粉末2份、馬來酸酐接枝EPDM2份、環(huán)氧蓖麻油0.8份、抗氧化劑1份、六亞甲基四胺2份、4-甲基咪唑1.5份、環(huán)烷油2份，其中合金粉末由Fe、Si、Mn、Mo、Zr按照3：1：1：2：2的質(zhì)量比組成。高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件的制備方法，包括以下步驟：1)將聚己二酰丁二胺、鄰苯二甲酸二辛酯、硼改性酚醛樹脂、合金粉末、馬來酸酐接枝EPDM、環(huán)氧蓖麻油、抗氧化劑、環(huán)烷油加入到高速混合機(jī)中攪拌分散35min，得混合物料，出料；2)將步驟1)混合物料加入到擠出機(jī)中，加入固化劑、4-甲基咪唑，控制溫度為300℃，共混熔融35min，擠出，得聚酰胺膠料；3)將木質(zhì)素改性碳纖維包覆在步驟2)聚酰胺膠料的表面上形成碳纖維復(fù)合材料半成品；4)將步驟3)碳纖維復(fù)合材料半成品放置在機(jī)械臂元件模具內(nèi)，鎖緊模具后，將模具放置在成型機(jī)內(nèi)成型，獲得碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂元件。實(shí)施例2：一種高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件，由以下重量份的原料制成：聚己二酰丁二胺45份、木質(zhì)素改性碳纖維35份、鄰苯二甲酸二甲酯1.5份、硼改性酚醛樹脂6份、合金粉末3份、馬來酸酐接枝EPDM1.5份、環(huán)氧蓖麻油0.5份、抗氧化劑1.5份、六亞甲基四胺2.5份、4-甲基咪唑1份、環(huán)烷油1.5份，其中合金粉末由Fe、Si、Mn、Mo、Zr按照3：1：1：2：2的質(zhì)量比組成。高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件的制備方法，包括以下步驟：1)將聚己二酰丁二胺、鄰苯二甲酸二甲酯、硼改性酚醛樹脂、合金粉末、馬來酸酐接枝EPDM、環(huán)氧蓖麻油、抗氧化劑、環(huán)烷油加入到高速混合機(jī)中攪拌分散30min，得混合物料，出料；2)將步驟1)混合物料加入到擠出機(jī)中，加入固化劑、4-甲基咪唑，控制溫度為305℃，共混熔融35min，擠出，得聚酰胺膠料；3)將木質(zhì)素改性碳纖維包覆在步驟2)聚酰胺膠料的表面上形成碳纖維復(fù)合材料半成品；4)將步驟3)碳纖維復(fù)合材料半成品放置在機(jī)械臂元件模具內(nèi)，鎖緊模具后，將模具放置在成型機(jī)內(nèi)成型，獲得碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂元件。實(shí)施例3：一種高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件，由以下重量份的原料制成：聚己二酰丁二胺30份、木質(zhì)素改性碳纖維40份、鄰苯二甲酸二辛酯1份、硼改性酚醛樹脂8份、合金粉末2份、馬來酸酐接枝EPDM3份、環(huán)氧蓖麻油0.5份、抗氧化劑2份、六亞甲基四胺1份、4-甲基咪唑2份、環(huán)烷油1份，其中合金粉末由Fe、Si、Mn、Mo、Zr按照3：1：1：2：2的質(zhì)量比組成。高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件的制備方法，包括以下步驟：1)將聚己二酰丁二胺、鄰苯二甲酸二辛酯、硼改性酚醛樹脂、合金粉末、馬來酸酐接枝EPDM、環(huán)氧蓖麻油、抗氧化劑、環(huán)烷油加入到高速混合機(jī)中攪拌分散30min，得混合物料，出料；2)將步驟1)混合物料加入到擠出機(jī)中，加入固化劑、4-甲基咪唑，控制溫度為315℃，共混熔融30min，擠出，得聚酰胺膠料；3)將木質(zhì)素改性碳纖維包覆在步驟2)聚酰胺膠料的表面上形成碳纖維復(fù)合材料半成品；4)將步驟3)碳纖維復(fù)合材料半成品放置在機(jī)械臂元件模具內(nèi)，鎖緊模具后，將模具放置在成型機(jī)內(nèi)成型，獲得碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂元件。實(shí)施例4：一種高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件，由以下重量份的原料制成：聚己二酰丁二胺50份、木質(zhì)素改性碳纖維30份、鄰苯二甲酸二丁酯2份、硼改性酚醛樹脂5份、合金粉末3份、馬來酸酐接枝EPDM1份、環(huán)氧蓖麻油1份、抗氧化劑0.5份、六亞甲基四胺3份、4-甲基咪唑0.5份、環(huán)烷油3份，所述合金粉末由Fe、Si、Mn、Mo、Zr按照3：1：1：2：2的質(zhì)量比組成。高強(qiáng)度焊接機(jī)械臂元件的制備方法，包括以下步驟：1)將聚己二酰丁二胺、鄰苯二甲酸二丁酯、硼改性酚醛樹脂、合金粉末、馬來酸酐接枝EPDM、環(huán)氧蓖麻油、抗氧化劑、環(huán)烷油加入到高速混合機(jī)中攪拌分散30min，得混合物料，出料；2)將步驟1)混合物料加入到擠出機(jī)中，加入固化劑、4-甲基咪唑，控制溫度為315℃，共混熔融30min，擠出，得聚酰胺膠料；3)將木質(zhì)素改性碳纖維包覆在步驟2)聚酰胺膠料的表面上形成碳纖維復(fù)合材料半成品；4)將步驟3)碳纖維復(fù)合材料半成品放置在機(jī)械臂元件模具內(nèi)，鎖緊模具后，將模具放置在成型機(jī)內(nèi)成型，獲得碳纖維復(fù)合材料機(jī)械臂元件。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。