[發明專利]一種玄武巖纖維螺旋槳的設計與加工工藝

在審

• 申請號: 202011430224.8
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112574530A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 洪瀚
• 申請（專利權）人: 嘉興聚新航空材料科技有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K13/04;C08K7/10;C08K5/5435;C08J5/24;C08J5/04;B29C70/34;B29L31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種玄武巖纖維螺旋槳的設計與加工工藝，涉及復合材料領域。該玄武巖纖維螺旋槳，包括以下重量份成分組成：玄武巖纖維100份，環氧樹脂30～50份，改性劑10～30份，偶聯劑2～3份，固化劑10～20份，抗氧化劑0.05～0.1份，增韌劑0.1～0.2份，以及玄武巖纖維螺旋槳的加工工藝，包括以下制作工藝：S1玄武巖纖維布剪裁浸泡，S2制備粘稠膠液，S3制備混合粘稠膠液，S4形成預浸料，S5模壓或熱壓罐成型固化。通過如發明重量份成分組成以及加工工藝的使用，使螺旋槳重量輕、強度高、韌性強、價格低且具有耐紫外照射、耐老化性能。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體為一種玄武巖纖維螺旋槳的設計與加工工藝。

背景技術

螺旋槳作為中小型無人機的重要動力器件之一。螺旋槳的性能直接決定無人機的性能，螺旋槳的效率與無人機的航時與航程緊密相關。傳統的無人機螺旋槳常用木質或塑料材質。木質螺旋槳具有重量輕、易加工、成本低、使用方便等優點，但是容易被刮傷，且抗雨雪能力差，耐氣候變化能力差，效率較低。塑料螺旋槳易于加工，成本低，加工精度高，重量輕，但是強度低，易斷槳。隨著科技的發展，無人機螺旋槳飛行的需求，玻璃纖維和碳纖維制作螺旋槳進入市場。玻璃纖維具有重量輕、抗張強度高、耐摩擦的優點，但是性脆和耐摩擦性差。碳纖維環氧樹脂增強復合材料是目前最先進的高性能復合材料之一，具有輕質高強、耐高溫、耐腐蝕、熱力學性能優良等特點。將碳纖維環氧樹脂復合材料應用在無人機上，起到了明顯的減重作用，大大提高了抗疲勞、耐腐蝕等性能。然而，碳纖維環氧樹脂復合材料的價格高昂，大大提高了無人機螺旋槳的制造成本，且螺旋槳的抗紫外、耐老化性能較低，限制了碳纖維無人機螺旋槳的大量使用。

連續玄武巖纖維是以天然玄武巖礦石單組分礦物為原料，將其破碎后加入熔窯中，在1450-1500℃熔融后，采用熔融紡絲方法通過鉑銠合金拉絲漏板制成的連續纖維。玄武巖纖維在耐高溫性、化學穩定性、耐腐蝕性、導熱性、電絕緣線、抗摩擦性等許多技術指標方面優于玻璃纖維，在部分技術上可替代昂貴的碳纖維，并且不產生與石棉相關的環境問題。所以玄武巖纖維是一種原料成本低、能耗少、生產過程清潔的生態環保材料，在未來國民經濟的各個領域中將發揮越來越大的作用。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種玄武巖纖維螺旋槳的設計與加工工藝，解決了現有中小型無人機螺旋槳使用木質、塑料、玻璃纖維和碳纖維環氧樹脂增強復合材料產生的各種缺陷影響旋槳使用的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種玄武巖纖維螺旋槳，包括以下重量份成分組成：玄武巖纖維100份，環氧樹脂30～50份，改性劑10～30份，偶聯劑2～3份，固化劑10～20份，抗氧化劑0.05～0.1份，增韌劑0.1～0.2份。

優選的，所述改性劑為環氧封端有機硅氧烷。

優選的，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。

優選的，所述玄武巖纖維螺旋槳的成型工藝為模壓成型工藝。

優選的，所述玄武巖纖維螺旋槳的成型工藝為工藝。

一種玄武巖纖維螺旋槳的加工工藝，包括以下制作工藝：

S1：按照螺旋槳尺寸裁剪玄武巖纖維布，并稱重,稱量所需偶聯劑后，加入丙酮稀釋，然后將玄武巖纖維布浸泡4～6h，取出后晾干；

S2：將有機硅氧烷改性劑和環氧樹脂混合，在20～60℃下攪拌均勻，得到粘稠膠液；

S3：向粘稠膠液中，依次加入固化劑、抗氧化劑、增韌劑，混合均勻，靜置脫泡，得到混合粘稠膠液；

S4：將混合粘稠膠液涂于玄武巖纖維布上，形成預浸料；