[發明專利]一種無機富勒烯碳纖維復合材料無人機螺旋槳的制備方法

有效

• 申請號: 202010256876.8
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111531767B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王南南;朱艷秋;雷原;滿泉言;陳丁
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B29C39/00
• 分類號: B29C39/00;B29C39/10;B29C45/77;B29C45/78;B29C64/118;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/02;C08L27/18;C08K7/06;C08L63/00;C08K3/04;C08K3/08
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 張麗

本發明公開了一種無機富勒烯碳纖維復合材料無人機螺旋槳的制備方法，屬于無人航行器零部件技術領域，本發明通過無機富勒烯的加入可以提高碳纖維復合材料的耐磨性、抗彎強度和抗沖擊性能。螺旋槳在碳纖維基體的高強度性能基礎上，還具有通過混合無機富勒烯和聚四氟乙烯所加強的耐磨性，抗彎強度以及柔韌性等優點，無機富勒烯增強鋁基納米復合材料具有輕質的特點和極佳的減震性能，以及吸收沖擊波的能力，使得其在輕質減震材料和高性能防護材料中具有良好的應用前景，并且制備成本較低，可進行工業化生產，具有較高的實用價值。

技術領域

本發明涉及無人航行器零部件技術領域，尤其涉及一種無機富勒烯碳纖維復合材料無人機螺旋槳的制備方法。

背景技術

無人駕駛飛機簡稱無人機(UAV)，具有機動靈活、反應快速、安全性高、無人飛行、操作要求低等優點，被廣泛應用于電力、通信、氣象、農業、海洋、攝影等領域。

螺旋槳作為無人機主要的升力部件，是無人機必不可少的一部分，對無人機的整體性能參數具有十分重要的影響。由于無人機的特性，往往要求螺旋槳需要具有輕質高強、耐高溫、耐腐蝕等特點，尤其在沙塵等惡劣天氣下，螺旋槳能夠保證自身質量不受影響。因此，如何獲得一種具備更優越的耐磨性、抗彎強度和抗沖擊性能的螺旋槳是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無機富勒烯碳纖維復合材料無人機螺旋槳的制備方法，解決現有無人機螺旋槳比較重，耐高溫特性不好和不具有耐腐蝕的技術問題。

一種無機富勒烯碳纖維復合材料無人機螺旋槳的制備方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：制作基體，將碳纖維、聚四氟乙烯、固化劑按重量比為2：1：1的配比進行攪拌混合，混合后加入熔融爐中持續加熱至500℃，加熱期間持續攪拌，待混合均勻后，利用注塑機將熔融后的混合物注入到基體模具中，待基體模具在常溫下自然冷卻后打開基體模具，取出碳纖維基片；

步驟2：制作加強材料，將碳纖維、無機富勒烯、環氧樹脂、添加劑按重量比為1：0.5：2：1的配比進行攪拌混合后，將混合物加入磁力攪拌器，加熱到80℃，加熱期間持續攪拌20分鐘；

步驟3：將步驟2中磁力攪拌器攪拌后的混合物加入螺旋槳模具的凹槽底部，使攪拌后的混合物浸滿模具的凹槽底部，并保證其比重約占螺旋槳整體的25-30％，然后立即用真空吸盤將步驟1中的碳纖維基片放入到螺旋槳模具中，最后再添加步驟2中占比25-30％的混合物，浸滿整個模具，物料添加完畢，合模并進行固化處理；

步驟4：待步驟3中的模具自然冷卻至室溫時，打開模具并取出成型的螺旋槳；

步驟5：打磨螺旋槳的邊緣去除毛邊，并對螺旋槳的表面進行拋光處理，完成制備。

所述步驟1中，注塑期間保持注塑壓力為15-25MPa，注塑時的溫度為500℃。

所述步驟1中碳纖維為甘蔗渣基碳纖維，甘蔗渣基碳纖維的制備過程為：選取甘蔗渣放入裝有質量分數為5％的次氯酸鈉溶液的燒杯中，浸泡12h，然后反復過濾至濾液PH接近中性，將過濾后的甘蔗渣放入烘干箱，在80℃下干燥10h；

尿素和去離子水體積比為1:1的尿素水溶液將干燥后的甘蔗渣與尿素水溶液接觸，浸泡1h，將浸泡后的甘蔗渣取出，放入烘干箱，在80℃下干燥10h，重復干燥2-3次得到上漿甘蔗渣；

將得到的上漿甘蔗渣放入真空管式爐中，密封后，通入氮氣，當排盡空氣后，將真空管式爐的溫度以5℃/min的速度升至400℃，保持400℃碳化40min；

然后將真空管式爐的溫度以5℃/min升至1200℃，保持1200℃石墨化20min得到初步碳纖維；