一种空气压缩机用阀片结构的制作方法

本实用新型涉及一种阀片技术，尤其是一种空气压缩机用阀片技术，具体地说是一种空气压缩机用阀片结构。

背景技术：

随着空气压缩机应用的多元化发展以及高性能化，对空气压缩机各零部件的整体性能提出了更高的要求。其中空气压缩机阀片是决定其寿命和制冷效果的关键材料之一，阀片在吸气和排气中做高频往复运动，经受长期冲击阀片容易发生疲劳断裂，将直接影响压缩机的使用寿命。为了提高空气压缩机的使用寿命，发展一种抗冲击疲劳长寿命阀片材料是空压机急需解决的难题之一。

目前空压机用阀片材料主要存在两大问题是：冲击强度低，耐疲劳性能差，使用寿命短，使用温度范围较窄等。

目前大多数空压机采用的是聚醚醚酮和尼龙复合材料，主要采用玻璃纤维、碳纤维或者芳纶纤维进行增强，性能提升有限，仍不能完全满足空压机抗冲击、长寿命、宽温域的使用要求，寻求一种高性能阀片材料是空压机性能提升的关键。首先，优选机械性能和热力学性能良好的聚合物基体，这是制备理想阀片的基础；然后通过微观结构设计进行增强改性，进一步提高材料的机械性能和热力学性能，才能满足阀片的使用需求，本实用新型将结合阀片冲击方向，利用纤维进行各向异性增强，提高往复冲击方向的冲击强度。截至目前，还未见有关各向异性聚合物基复合材料作为空气压缩机阀片的专利报导。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的空气压缩机阀片存在冲击强度低，耐疲劳性能差，使用寿命短，使用温度范围较窄的问题，设计一种空气压缩机阀片结构。

本实用新型的技术方案是：

一种空气压缩机用阀片结构，其特征是它主要由三维编织增强体1和包裹三维编织增强体的高性能聚合物基体2组成。

所述的高性能聚合物基体2为聚酰亚胺、聚醚醚酮或尼龙制品。

所述的三维编织增强体1为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维编织体。

所述的三维编织增强体1占整个阀片质量的10-30%，高性能聚合物基体2占整个阀片质量的70-90%。

本实用新型的阀片的制备方法包括以下步骤：

（1）利用三维编织机将长纤维按照阀片冲击方向立体编织,根据冲击强度要求改变编织密度和纤维分布方向；

（2）将聚合物与编织好的三维纤维构架增强体一起固化成型，得到各向异性聚合物基阀片材料。

本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型优选的聚合物基体中聚酰亚胺、聚醚醚酮和尼龙本身具有良好的机械性能、耐腐蚀、抗冲击和耐温性能，再通过有机纤维和无机纤维协同增强，能够进一步提高复合材料的强度，尤其是通过三维编制进行各向异性设计，对于提高材料单向冲击强度具有明显效果。碳纤维和玻璃纤维是理想的聚合物增强材料，在阀片往复运动过程中起到承载作用，抗冲击性能突出，能够满足宽温域范围内、特殊工况下空压机长寿命的使用要求。（2）该阀片材料采用纤维三维编织进行微观结构设计，可以根据使用要求改变纤维编织方向和分布密度，满足不同冲击强度的设计要求，编织工艺成熟，材料性能稳定，机械加工性能好，是一种理想的、经济的、可靠的制备方法。

附图说明

图1是本实用新型的阀片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示。

一种空气压缩机用阀片结构，它主要由三维编织增强体1和包裹三维编织增强体的高性能聚合物基体2组成，呈空心圆环状结构，如图1所示。其中的高性能聚合物基体2为聚酰亚胺、聚醚醚酮或尼龙制品，其质量占整个阀片质量的70-90%。所述的三维编织增强体1为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维编织体，其质量占整个阀片质量的10-30%。

本实用新型的空气压缩机阀片使用的聚合物优选聚酰亚胺、尼龙和聚醚醚酮等，质量分数为70-90%；碳纤维10~30%、玻璃纤维10~30%或芳纶纤维10~30%。制备方法步骤为：

（1）利用三维编织机将长纤维按照阀片冲击方向立体编织,根据冲击强度要求改变编织密度和纤维分布方向；

（2）将聚合物与编织好的三维纤维构架增强体一起固化成型，得到各向异性聚合物基阀片材料。阀片及内部结构如图1所示。

下面通过几个实施例来说明本实用新型用于空压机的聚酰亚胺基阀片材料及其制备方法。

实例1。

用于空压机用聚酰亚胺基阀片材料各组分的重量百分比如下：聚酰亚胺70%、碳纤维30%。

利用上述配比制备阀片材料，具体制备步骤如下：

1、首先利用三维编织机编织碳纤维，碳纤维密度按照质量分数30%编织；

2、然后将聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸浇筑在碳纤维三维立体结构中进行热固化；

3、热固化最高温度375℃，自然冷却得到各向异性碳纤维增强聚酰亚胺复合材料。

实例2。

用于空压机用聚酰亚胺基阀片材料各组分的重量百分比如下：聚酰亚胺70%、玻璃纤维30%。

利用上述配比制备阀片材料，具体制备步骤如下：

1、首先利用三维编织机编织玻璃纤维，玻璃纤维密度按照质量分数30%编织；

2、然后将聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸浇筑在玻璃纤维三维立体结构中进行热固化；

3、热固化最高温度375℃，自然冷却得到各向异性玻璃纤维增强聚酰亚胺复合材料。

实例3。

用于空压机用聚酰亚胺基阀片材料各组分的重量百分比如下：聚酰亚胺70%、芳纶纤维30%。

利用上述配比制备阀片材料，具体制备步骤如下：

1、首先利用三维编织机编织芳纶纤维，芳纶纤维密度按照质量分数30%编织；

2、然后将聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸浇筑在芳纶纤维三维立体结构中进行热固化；

3、热固化最高温度375℃，自然冷却得到各向异性芳纶纤维增强聚酰亚胺复合材料。

实例4。

用于空压机用尼龙基阀片材料各组分的重量百分比如下：尼龙70%、芳纶纤维30%。

利用上述配比制备阀片材料，具体制备步骤如下：

1、首先利用三维编织机编织芳纶纤维，芳纶纤维密度按照质量分数30%编织；

2、然后将尼龙注塑在芳纶纤维三维立体结构中进行成型；

3、注塑温度为260℃，自然冷却得到各向异性芳纶纤维增强尼龙复合材料。

实例5。

用于空压机用聚醚醚酮基阀片材料各组分的重量百分比如下：聚醚醚酮70%、碳纤维30%。

利用上述配比制备阀片材料，具体制备步骤如下：

1、首先利用三维编织机编织碳纤维，碳纤维密度按照质量分数30%编织；

2、然后将聚醚醚酮注塑在碳纤维三维立体结构中进行成型；

3、注塑温度343℃，自然冷却得到各向异性碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。

以上所述仅是本实用新型的几种典型实施方式，可以改变纤维种类和聚合物基体进行多种组合设计，均为各向异性纤维增强聚合物复合材料，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

本实用新型未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。