[發明專利]輕質民用無人機用碳纖維預浸料的制備方法

在審

• 申請號: 201710353922.4
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107118378A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 唐超
• 申請（專利權）人: 安徽夢之翼無人機科技有限公司
• 主分類號: C08J5/24
• 分類號: C08J5/24;C08L63/00;C08K13/04;C08K7/06;C08K3/22;C08G59/40
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 張佩璇

技術領域

本發明屬于碳纖維復合材料領域，具體涉及輕質民用無人機用碳纖維預浸料的制備方法。

背景技術

民用無人機具有氣候追蹤、災害監控與控制、目標指示以及消防滅火等功能，其技術發展情況成為近些年國際無人機飛行器領域的熱點問題。輕質小型、高空長航和安全可靠等方面是民用無人機的顯著特點。輕質小型，即質量小、體積小、進而使其在相同動力系統條件下，有限的機身空間可以攜帶更多的機載設備和能源。考慮到無人機的機身重量占起飛總重量的三分之一，而對機身的的任何減重途徑都會直接轉化成增加傳感器或有效載荷，并增加無人機的續航時間和飛行高度。而民用無人機的輕質技術則可以通過選擇合適的輕質機身材料和無人機制造工藝兩方面來實現。

碳纖維是含碳量在90％以上，同時具有碳素材料的結構特性和纖維材料的形態特征的一種高性能纖維，主要有PAN(聚丙烯腈基)碳纖維、瀝青碳纖維和人造絲碳纖維三類。碳纖維預浸料是碳纖維/環氧樹脂的復合材料，其質輕、強度高適于模壓成型，特別適合作為民用無人機輕質機身的材料，但目前碳纖維預浸料的表面平整度、一致性還比較欠缺。

目前碳纖維預浸料的生產工藝。主要包括：

a)浸膠：碳纖維布在膠槽中上膠，需要膠液充分均勻地浸透碳纖維紗布，達到一定的含膠量，此過程中膠液的濃度和粘度、浸漬的時間、張力和刮膠力度都需要協調配合，有效控制。

b)烘干和卷收：浸膠完成后需要經過烘箱將其中多余物質揮發出去，卷收過程中使環氧樹脂半固化，然后卷繞留存，完全固化完成碳纖維預浸料的制備。

目前工藝過程中，浸膠方式存在浸膠不均、為了盡量均勻，需要大限度搭載膠液，然后在通過刮膠將多余的膠液去除，一方面含膠量不宜控制，另一方面會產生較大浪費，另外，卷收過程中由于環氧樹脂為半固化，在重力作用下，碳纖維布表面的環氧樹脂會產生形變，導致含膠量不均勻，表面平整度差，最終造成強度不均的問題。

發明內容

本發明提供了一種輕質民用無人機用碳纖維預浸料的制備方法，用以解決目前工藝方法制備的碳纖維預浸料平整一致性不理想的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：所述一種輕質民用無人機用碳纖維預浸料的制備方法，具體過程為通過傳送帶傳送碳纖維布，傳送過程中首先在碳纖維布表面涂布上膠劑，然后傳送至烘箱烘干，隨后固化卷收。整個過程通過傳送帶傳送可以有效避免因張力及重力引起的碳纖維預浸料的表面平整度差的問題。

優選地是，所述上膠劑通過設置在傳送帶上方的噴涂設備涂布在所述碳纖維布上表面。傳統將碳纖維布浸漬在上膠劑中的方式，在浸漬過程中碳纖維布與上膠劑中溶劑大面積長時間接觸，會導致碳纖維布強度下降，而噴涂方式不僅避免了上述問題，并且可以保證表面膠液均勻分布，也無需后續刮膠及膠液回收，節省了工序和原料投入。

優選地是，所述碳纖維布在涂布上膠劑經導紗機構和張力控制機構進入偶聯劑噴涂器，在碳纖維布表面噴涂KH560的乙醇溶液。

優選地是，所述上膠劑包括如下按重量配比的組分:

優選地是，所述上膠劑包括如下按重量配比的組分:

優選地是，所述氧化鋁粉料的粒徑為10-30納米。氧化鋁微粉較環氧樹脂質輕，并且氧化鋁具有阻燃作用，添加適量的氧化鋁微粉一方面可以進一步降低碳纖維預浸料的重量，并且可能解決碳纖維預浸料阻燃的問題。并且，采用噴涂方式在碳纖維布表面涂布，可以避免氧化鋁微粉在上膠劑中團聚的問題，噴涂工藝的選擇使得上膠劑中添加氧化鋁微粉具有了實際應用的可能。

優選地是，所述溶劑為丙酮，所述上膠劑粘度為100-3000CPS,優選400-500CPS。

優選地是，所述固化劑為脂肪族聚氨酯。它具有優良的耐氣候性能，特別是耐紫外性能，更實用于戶外使用。如拜爾HDI 3390，所述促進劑選自2-乙基-4-甲基咪唑、二甲胺基甲基或芐基二甲胺。

優選地是，所述偶聯劑為KH570。

優選地是，所述紫外線吸收劑選自UV-O(2，4-二羥基二苯甲酮)、UV-P(2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑)或UVP-327(2-(2’-羥基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑)。

優選地是，所述傳送帶的承載面設有若干凸起。上膠的纖維布在傳送過程中環氧樹脂還未完全固化，與傳送帶通過點接觸而非面接觸，可以有效避免傳送帶與環氧樹脂粘連，造成表面損壞。