[發明專利]一種具有壓電阻尼的船舶用螺旋槳葉片及制備方法

有效

• 申請號: 201810272471.6
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108466686B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 張鴻名;李鑫;王承鑫;陳剛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B63H1/26
• 分類號: B63H1/26;C08L77/00;C08K9/00;C08K3/04;C08K3/22;B29C70/34;B29C70/54;B29L31/08
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 孟阿妮

1.一種具有壓電阻尼的船舶用螺旋槳葉片的制備方法，其特征在于：制備方法所制備的螺旋槳葉片由80～120質量份的壓電阻尼復合材料芯核及120～200質量份的纖維增強熱塑性復合材料預浸料采用熱模壓工藝制成；所述壓電阻尼復合材料芯核包覆于纖維增強熱塑性復合材料預浸料的內部；

所述壓電阻尼復合材料芯核由5～8質量份的壓電陶瓷粉、0.05～0.09質量份的碳納米管、100質量份的熱塑性聚合物在加熱混合后常溫脫模制作而成；

具有壓電阻尼的船舶用螺旋槳葉片的制備方法的具體步驟為：

一、依據螺旋槳的水動力性能要求，對壓電阻尼復合材料芯核及纖維增強熱塑性復合材料預浸料進行包覆結構設計；

二、根據包覆結構設計要求，確定壓電阻尼復合材料芯核中壓電陶瓷粉、碳納米管、熱塑性聚合物的比例，以及纖維增強熱塑性復合材料的種類，并進行纖維增強熱塑性復合材料預浸料制備；

三、將纖維增強熱塑性復合材料預浸料進行尺寸裁剪，通過手工方法按照設計順序及鋪層角度層合疊加放入上、下模具中；

四、將碳納米管完全放入濃硫酸與濃硝酸按體積分數為3：1的混酸溶液中進行酸化處理，超聲3小時，然后4000r/min離心1小時；用去離子水洗滌數次，烘干；

五、在加熱條件下，將壓電陶瓷粉、熱塑性聚合物及經酸化處理后的碳納米管混合攪拌均勻；將混合料倒入芯核模具中冷卻固化，常溫脫模制成壓電阻尼復合材料預制體；

六、將壓電阻尼復合材料預制體按照步驟一中的設計方案放入鋪設有纖維增強熱塑性復合材料預浸料的下模具中，閉合上、下模具，加熱加壓共固化制得復合材料螺旋槳葉片。

2.根據權利要求1所述的具有壓電阻尼的船舶用螺旋槳葉片的制備方法，其特征在于：所述壓電陶瓷粉為粉末狀經極化的二氧化鉛或鋯酸鉛或鈦酸鉛或鈦酸鋇或鎂鈮酸鉛或偏鈮酸鉀鈉或鈦酸鉍鈉。

3.根據權利要求1或2所述的具有壓電阻尼的船舶用螺旋槳葉片的制備方法，其特征在于：所述碳納米管為經濃硫酸與濃硝酸按體積分數為3：1的混酸溶液酸化處理后的單壁碳納米管或多壁碳納米管。

4.根據權利要求1所述的具有壓電阻尼的船舶用螺旋槳葉片的制備方法，其特征在于：所述熱塑性聚合物為聚酰胺或聚醚酮或聚酰亞胺或聚醚酰亞胺或聚苯硫醚。

5.根據權利要求1所述的具有壓電阻尼的船舶用螺旋槳葉片的制備方法，其特征在于：所述纖維增強熱塑性復合材料預浸料是通過連續浸漬法將浸漬熱塑性聚合物溶液的碳纖維烘干制成的；所述碳纖維為T300碳纖維或T700碳纖維或T800碳纖維。

6.根據權利要求1所述的具有壓電阻尼的船舶用螺旋槳葉片的制備方法，其特征在于：所述步驟五中，混合料攪拌時間為30-60min，加熱溫度為210-260℃。

7.根據權利要求6所述的具有壓電阻尼的船舶用螺旋槳葉片的制備方法，其特征在于：所述步驟六中，共固化過程的壓制溫度在150-195℃，加熱時間為15-30分鐘，加載壓力為20-40Mpa；然后室溫下脫模。