[发明专利]一种无机富勒烯碳纤维复合材料无人机螺旋桨的制备方法

说明书

本发明公开了一种无机富勒烯碳纤维复合材料无人机螺旋桨的制备方法，属于无人航行器零部件技术领域，本发明通过无机富勒烯的加入可以提高碳纤维复合材料的耐磨性、抗弯强度和抗冲击性能。螺旋桨在碳纤维基体的高强度性能基础上，还具有通过混合无机富勒烯和聚四氟乙烯所加强的耐磨性，抗弯强度以及柔韧性等优点，无机富勒烯增强铝基纳米复合材料具有轻质的特点和极佳的减震性能，以及吸收冲击波的能力，使得其在轻质减震材料和高性能防护材料中具有良好的应用前景，并且制备成本较低，可进行工业化生产，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及无人航行器零部件技术领域，尤其涉及一种无机富勒烯碳纤维复合材料无人机螺旋桨的制备方法。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机(UAV)，具有机动灵活、反应快速、安全性高、无人飞行、操作要求低等优点，被广泛应用于电力、通信、气象、农业、海洋、摄影等领域。

螺旋桨作为无人机主要的升力部件，是无人机必不可少的一部分，对无人机的整体性能参数具有十分重要的影响。由于无人机的特性，往往要求螺旋桨需要具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀等特点，尤其在沙尘等恶劣天气下，螺旋桨能够保证自身质量不受影响。因此，如何获得一种具备更优越的耐磨性、抗弯强度和抗冲击性能的螺旋桨是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无机富勒烯碳纤维复合材料无人机螺旋桨的制备方法，解决现有无人机螺旋桨比较重，耐高温特性不好和不具有耐腐蚀的技术问题。

一种无机富勒烯碳纤维复合材料无人机螺旋桨的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：制作基体，将碳纤维、聚四氟乙烯、固化剂按重量比为2：1：1的配比进行搅拌混合，混合后加入熔融炉中持续加热至500℃，加热期间持续搅拌，待混合均匀后，利用注塑机将熔融后的混合物注入到基体模具中，待基体模具在常温下自然冷却后打开基体模具，取出碳纤维基片；

步骤2：制作加强材料，将碳纤维、无机富勒烯、环氧树脂、添加剂按重量比为1：0.5：2：1的配比进行搅拌混合后，将混合物加入磁力搅拌器，加热到80℃，加热期间持续搅拌20分钟；

步骤3：将步骤2中磁力搅拌器搅拌后的混合物加入螺旋桨模具的凹槽底部，使搅拌后的混合物浸满模具的凹槽底部，并保证其比重约占螺旋桨整体的25-30％，然后立即用真空吸盘将步骤1中的碳纤维基片放入到螺旋桨模具中，最后再添加步骤2中占比25-30％的混合物，浸满整个模具，物料添加完毕，合模并进行固化处理；

步骤4：待步骤3中的模具自然冷却至室温时，打开模具并取出成型的螺旋桨；

步骤5：打磨螺旋桨的边缘去除毛边，并对螺旋桨的表面进行抛光处理，完成制备。

所述步骤1中，注塑期间保持注塑压力为15-25MPa，注塑时的温度为500℃。

所述步骤1中碳纤维为甘蔗渣基碳纤维，甘蔗渣基碳纤维的制备过程为：选取甘蔗渣放入装有质量分数为5％的次氯酸钠溶液的烧杯中，浸泡12h，然后反复过滤至滤液PH接近中性，将过滤后的甘蔗渣放入烘干箱，在80℃下干燥10h；

尿素和去离子水体积比为1:1的尿素水溶液将干燥后的甘蔗渣与尿素水溶液接触，浸泡1h，将浸泡后的甘蔗渣取出，放入烘干箱，在80℃下干燥10h，重复干燥2-3次得到上浆甘蔗渣；

将得到的上浆甘蔗渣放入真空管式炉中，密封后，通入氮气，当排尽空气后，将真空管式炉的温度以5℃/min的速度升至400℃，保持400℃碳化40min；

然后将真空管式炉的温度以5℃/min升至1200℃，保持1200℃石墨化20min得到初步碳纤维；