本发明属于无人机外壳塑料的技术领域，提供了一种用于农药喷洒无人机外壳的轻质、耐腐蚀塑料及制备方法。
背景技术：
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需。目前在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。因此，民用无人机的发展和应用备受关注。
目前，无人机机身的外壳材料常用纤维/塑料复合材料，纤维常用玻璃纤维或碳纤维，塑料常用环氧树脂、尼龙、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等。其中，聚碳酸酯是一种无定形、无嗅、无味、无毒而透明的热塑性聚合物，具有较好的机械强度、耐热性能、耐紫外辐射及耐电综合性能，耐冲击强度高，蠕变性小，制品尺寸稳定，易增强，无毒卫生，能着色，具有良好的性价比和可化学修饰物理改性潜力，因此在无人机机身材料中得到广泛应用。
高强、轻质是无人机机身外壳材料最基本的要求。其中，轻质材料可减轻无人机的机身重量，从而增加无人机的有效载荷量，延长机体的飞行距离和时间，提升无人机的使用性能。
在无人机的应用中，无人机农药喷洒技术对提高农作物病虫害防治机械化水平，实行统防统治的专业化服务，提高农业资源的利用率，增强突发性大面积病虫害防控能力具有重要的作用。由于农药具有一定的腐蚀性，而农药喷洒无人机使用时不可避免接触到农药，因此外壳材料对耐腐蚀性具有更高要求，而聚碳酸酯的耐腐蚀性不够理想，因此，提高农药喷洒无人机机身材料用聚碳酸酯的耐腐蚀性的研究，有着重要意义。
添加无机耐腐蚀填料是提高聚碳酸酯塑料耐腐蚀性的常用方法。但是，一方面，无机填料与有机树脂的相容性较差，不利于填料的均匀分散，影响防腐蚀效果的提高，另一方面，无机填料的使用常常使外壳材料的密度增加，不符合对轻质的要求。
鉴于此，本发明提出一种用于农药喷洒无人机外壳的轻质、耐腐蚀塑料及制备方法，以使聚碳酸酯塑料同时满足农药喷洒无人机外壳材料对轻质和耐农药腐蚀的要求。
技术实现要素：
本发明提出一种用于农药喷洒无人机外壳的轻质、耐腐蚀塑料及制备方法，制得的聚碳酸酯塑料，可同时满足农药喷洒无人机外壳材料对轻质和耐农药腐蚀的要求。
本发明涉及的具体技术方案如下：
用于农药喷洒无人机外壳的轻质、耐腐蚀塑料的制备方法，所述轻质、耐腐蚀塑料制备的具体步骤如下：
（1）将磷酸钛粉末分散于去离子水中，湿法球磨2~3h，使粉末表面在应力作用下产生缺陷，反应活性提高，然后加入纳米碳酸钙粉末，继续球磨20~40min，再将所得分散液进行喷雾干燥，制得活性磷酸钛/碳酸钙复合粉末；
（2）将步骤（1）制得的复合粉末进行高温加热，排出碳酸钙分解产生的二氧化碳，制得多孔结构的钙掺杂活性磷酸钛粉末；
（3）将步骤（2）制得的钙掺杂活性磷酸钛粉末加入去离子水中，升温至70~80℃，加入对甲苯磺酸作为催化剂，超声分散20~30min，然后滴加油酸的乙醇溶液，反应3~4h，经过滤、洗涤、真空干燥，制得油酸改性的钙掺杂多孔磷酸钛粉末；
（4）将聚碳酸酯溶于四氢呋喃中，加入氯化稀土，搅拌分散10~20min，然后在搅拌状态下加热至沸腾，并回流反应4~5h，反应结束后继续加热使溶剂挥发除去，再用去离子水洗涤，真空干燥，制得氯化稀土改性聚碳酸酯；
（5）将步骤（3）制得的油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末、氯化稀土改性聚碳酸酯、聚碳酸酯基体树脂、抗氧剂、紫外线屏蔽剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得轻质、耐腐蚀的聚碳酸酯改性塑料。
优选的，步骤（1）所述各原料的重量份为，磷酸钛粉末25~30重量份、去离子水65~72重量份、碳酸钙粉末3~5重量份。
优选的，步骤（1）所述喷雾干燥的转速为18000~25000r/min，喷雾盘直径为50~120mm，入口温度为200~220℃，出口温度为85~88℃。
优选的，步骤（2）所述高温加热的温度为900~920℃，时间为30~60min。
优选的，步骤（3）所述各原料的重量份为，钙掺杂活性磷酸钛粉末20~25重量份、去离子水44.5~58.8重量份、对甲苯磺酸0.2~0.5重量份、油酸6~10重量份、乙醇15~20重量份。
优选的，步骤（4）所述氯化稀土为氯化铈、氯化镧中的至少一种。
优选的，步骤（4）所述各原料的重量份为，聚碳酸酯20~30重量份、四氢呋喃55~70重量份、氯化稀土10~15重量份。
优选的，步骤（5）所述抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯中的至少一种；所述紫外线屏蔽剂为钛白粉、滑石粉、陶土粉中的至少一种。
优选的，步骤（5）所述各原料的重量份为，油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末10~15重量份、氯化稀土改性聚碳酸酯15~20重量份、聚碳酸酯基体树脂60.2~72.5重量份、抗氧剂0.5~0.8重量份、紫外线屏蔽剂2~4重量份。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的用于农药喷洒无人机外壳的轻质、耐腐蚀塑料。所述轻质、耐腐蚀塑料是先通过碳酸钙和油酸对磷酸钛粉末进行改性制得油酸改性的钙掺杂多孔磷酸钛粉末，然后以氯化稀土对聚碳酸酯进行改性，再将油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末、氯化稀土改性聚碳酸酯、聚碳酸酯基体树脂、抗氧剂、紫外线屏蔽剂混合均匀并挤出造粒而制得。
本发明提供了一种用于农药喷洒无人机外壳的轻质、耐腐蚀塑料及制备方法，其有益效果在于：
1.本发明的制备方法，通过湿法球磨使磷酸钛粉末的表面产生缺陷，提高了与油酸进行接枝反应的活性，经过油酸改性后粉末的表面含有长链烷基，可显著提高磷酸钛粉末与聚碳酸酯基体树脂的相容性，促进磷酸钛粉末的均匀分散，提高磷酸钛对塑料耐腐蚀性的改善效果。
2.本发明的制备方法，在磷酸钛粉末的湿法球磨过程中加入了碳酸钙，一方面，利用碳酸钙高温分解时产生的气体，使磷酸钛粉末蓬松而形成多孔结构，降低密度，减轻材料重量，另一方面，利用分解后残留的钙对磷酸钛进行掺杂，通过ca2+的协同效应可提高防腐蚀效果。
3.本发明的制备方法，通过氯化稀土对聚碳酸酯进行改性，利用+3价的稀土元素良好的反应活性，与聚碳酸酯形成极强的化学键，使聚碳酸酯的耐腐蚀性能得到提高。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将磷酸钛粉末分散于去离子水中，湿法球磨2.5h，使粉末表面在应力作用下产生缺陷，反应活性提高，然后加入纳米碳酸钙粉末，继续球磨25min，再将所得分散液进行喷雾干燥，制得活性磷酸钛/碳酸钙复合粉末；各原料的重量份为，磷酸钛粉末27重量份、去离子水69重量份、碳酸钙粉末4重量份；喷雾干燥的转速为21000r/min，喷雾盘直径为90mm，入口温度为210℃，出口温度为87℃；
（2）将步骤（1）制得的复合粉末进行高温加热，排出碳酸钙分解产生的二氧化碳，制得多孔结构的钙掺杂活性磷酸钛粉末；高温加热的温度为910℃，时间为50min；
（3）将步骤（2）制得的钙掺杂活性磷酸钛粉末加入去离子水中，升温至76℃，加入对甲苯磺酸作为催化剂，超声分散24min，然后滴加油酸的乙醇溶液，反应3.5h，经过滤、洗涤、真空干燥，制得油酸改性的钙掺杂多孔磷酸钛粉末；各原料的重量份为，钙掺杂活性磷酸钛粉末23重量份、去离子水51.7重量份、对甲苯磺酸0.3重量份、油酸8重量份、乙醇17重量份；
（4）将聚碳酸酯溶于四氢呋喃中，加入氯化稀土，搅拌分散16min，然后在搅拌状态下加热至沸腾，并回流反应4.5h，反应结束后继续加热使溶剂挥发除去，再用去离子水洗涤，真空干燥，制得氯化稀土改性聚碳酸酯；氯化稀土为氯化铈；各原料的重量份为，聚碳酸酯26重量份、四氢呋喃61重量份、氯化稀土13重量份；
（5）将步骤（3）制得的油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末、氯化稀土改性聚碳酸酯、聚碳酸酯基体树脂、抗氧剂、紫外线屏蔽剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得轻质、耐腐蚀的聚碳酸酯改性塑料；抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；紫外线屏蔽剂为钛白粉；各原料的重量份为，油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末13重量份、氯化稀土改性聚碳酸酯17重量份、聚碳酸酯基体树脂66.3重量份、抗氧剂0.7重量份、紫外线屏蔽剂3重量份。
实施例2
（1）将磷酸钛粉末分散于去离子水中，湿法球磨2h，使粉末表面在应力作用下产生缺陷，反应活性提高，然后加入纳米碳酸钙粉末，继续球磨25min，再将所得分散液进行喷雾干燥，制得活性磷酸钛/碳酸钙复合粉末；各原料的重量份为，磷酸钛粉末26重量份、去离子水70重量份、碳酸钙粉末4重量份；喷雾干燥的转速为19000r/min，喷雾盘直径为70mm，入口温度为205℃，出口温度为86℃；
（2）将步骤（1）制得的复合粉末进行高温加热，排出碳酸钙分解产生的二氧化碳，制得多孔结构的钙掺杂活性磷酸钛粉末；高温加热的温度为905℃，时间为50min；
（3）将步骤（2）制得的钙掺杂活性磷酸钛粉末加入去离子水中，升温至72℃，加入对甲苯磺酸作为催化剂，超声分散22min，然后滴加油酸的乙醇溶液，反应3h，经过滤、洗涤、真空干燥，制得油酸改性的钙掺杂多孔磷酸钛粉末；各原料的重量份为，钙掺杂活性磷酸钛粉末22重量份、去离子水54.7重量份、对甲苯磺酸0.3重量份、油酸7重量份、乙醇16重量份；
（4）将聚碳酸酯溶于四氢呋喃中，加入氯化稀土，搅拌分散12min，然后在搅拌状态下加热至沸腾，并回流反应4h，反应结束后继续加热使溶剂挥发除去，再用去离子水洗涤，真空干燥，制得氯化稀土改性聚碳酸酯；氯化稀土为氯化镧；各原料的重量份为，聚碳酸酯22重量份、四氢呋喃66重量份、氯化稀土12重量份；
（5）将步骤（3）制得的油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末、氯化稀土改性聚碳酸酯、聚碳酸酯基体树脂、抗氧剂、紫外线屏蔽剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得轻质、耐腐蚀的聚碳酸酯改性塑料；抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯；紫外线屏蔽剂为滑石粉；各原料的重量份为，油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末12重量份、氯化稀土改性聚碳酸酯16重量份、聚碳酸酯基体树脂68.4重量份、抗氧剂0.6重量份、紫外线屏蔽剂3重量份。
实施例3
（1）将磷酸钛粉末分散于去离子水中，湿法球磨3h，使粉末表面在应力作用下产生缺陷，反应活性提高，然后加入纳米碳酸钙粉末，继续球磨35min，再将所得分散液进行喷雾干燥，制得活性磷酸钛/碳酸钙复合粉末；各原料的重量份为，磷酸钛粉末29重量份、去离子水67重量份、碳酸钙粉末4重量份；喷雾干燥的转速为23000r/min，喷雾盘直径为100mm，入口温度为215℃，出口温度为87℃；
（2）将步骤（1）制得的复合粉末进行高温加热，排出碳酸钙分解产生的二氧化碳，制得多孔结构的钙掺杂活性磷酸钛粉末；高温加热的温度为915℃，时间为40min；
（3）将步骤（2）制得的钙掺杂活性磷酸钛粉末加入去离子水中，升温至78℃，加入对甲苯磺酸作为催化剂，超声分散23min，然后滴加油酸的乙醇溶液，反应4h，经过滤、洗涤、真空干燥，制得油酸改性的钙掺杂多孔磷酸钛粉末；各原料的重量份为，钙掺杂活性磷酸钛粉末24重量份、去离子水48.6重量份、对甲苯磺酸0.4重量份、油酸8重量份、乙醇19重量份；
（4）将聚碳酸酯溶于四氢呋喃中，加入氯化稀土，搅拌分散18min，然后在搅拌状态下加热至沸腾，并回流反应5h，反应结束后继续加热使溶剂挥发除去，再用去离子水洗涤，真空干燥，制得氯化稀土改性聚碳酸酯；氯化稀土为氯化铈；各原料的重量份为，聚碳酸酯28重量份、四氢呋喃59重量份、氯化稀土13重量份；
（5）将步骤（3）制得的油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末、氯化稀土改性聚碳酸酯、聚碳酸酯基体树脂、抗氧剂、紫外线屏蔽剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得轻质、耐腐蚀的聚碳酸酯改性塑料；抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；紫外线屏蔽剂为陶土粉；各原料的重量份为，油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末14重量份、氯化稀土改性聚碳酸酯18重量份、聚碳酸酯基体树脂63.5重量份、抗氧剂0.7重量份、紫外线屏蔽剂4重量份。
实施例4
（1）将磷酸钛粉末分散于去离子水中，湿法球磨2h，使粉末表面在应力作用下产生缺陷，反应活性提高，然后加入纳米碳酸钙粉末，继续球磨20min，再将所得分散液进行喷雾干燥，制得活性磷酸钛/碳酸钙复合粉末；各原料的重量份为，磷酸钛粉末25重量份、去离子水72重量份、碳酸钙粉末3重量份；喷雾干燥的转速为18000r/min，喷雾盘直径为50mm，入口温度为200℃，出口温度为88℃；
（2）将步骤（1）制得的复合粉末进行高温加热，排出碳酸钙分解产生的二氧化碳，制得多孔结构的钙掺杂活性磷酸钛粉末；高温加热的温度为900℃，时间为60min；
（3）将步骤（2）制得的钙掺杂活性磷酸钛粉末加入去离子水中，升温至70℃，加入对甲苯磺酸作为催化剂，超声分散30min，然后滴加油酸的乙醇溶液，反应3h，经过滤、洗涤、真空干燥，制得油酸改性的钙掺杂多孔磷酸钛粉末；各原料的重量份为，钙掺杂活性磷酸钛粉末20重量份、去离子水58.8重量份、对甲苯磺酸0.2重量份、油酸6重量份、乙醇15重量份；
（4）将聚碳酸酯溶于四氢呋喃中，加入氯化稀土，搅拌分散10min，然后在搅拌状态下加热至沸腾，并回流反应4h，反应结束后继续加热使溶剂挥发除去，再用去离子水洗涤，真空干燥，制得氯化稀土改性聚碳酸酯；氯化稀土为氯化镧；各原料的重量份为，聚碳酸酯20重量份、四氢呋喃70重量份、氯化稀土10重量份；
（5）将步骤（3）制得的油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末、氯化稀土改性聚碳酸酯、聚碳酸酯基体树脂、抗氧剂、紫外线屏蔽剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得轻质、耐腐蚀的聚碳酸酯改性塑料；抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯；紫外线屏蔽剂为钛白粉；各原料的重量份为，油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末10重量份、氯化稀土改性聚碳酸酯15重量份、聚碳酸酯基体树脂72.5重量份、抗氧剂0.5重量份、紫外线屏蔽剂2重量份。
实施例5
（1）将磷酸钛粉末分散于去离子水中，湿法球磨3h，使粉末表面在应力作用下产生缺陷，反应活性提高，然后加入纳米碳酸钙粉末，继续球磨40min，再将所得分散液进行喷雾干燥，制得活性磷酸钛/碳酸钙复合粉末；各原料的重量份为，磷酸钛粉末30重量份、去离子水65重量份、碳酸钙粉末5重量份；喷雾干燥的转速为25000r/min，喷雾盘直径为120mm，入口温度为220℃，出口温度为88℃；
（2）将步骤（1）制得的复合粉末进行高温加热，排出碳酸钙分解产生的二氧化碳，制得多孔结构的钙掺杂活性磷酸钛粉末；高温加热的温度为920℃，时间为30min；
（3）将步骤（2）制得的钙掺杂活性磷酸钛粉末加入去离子水中，升温至80℃，加入对甲苯磺酸作为催化剂，超声分散30min，然后滴加油酸的乙醇溶液，反应4h，经过滤、洗涤、真空干燥，制得油酸改性的钙掺杂多孔磷酸钛粉末；各原料的重量份为，钙掺杂活性磷酸钛粉末25重量份、去离子水44.5重量份、对甲苯磺酸0.5重量份、油酸10重量份、乙醇20重量份；
（4）将聚碳酸酯溶于四氢呋喃中，加入氯化稀土，搅拌分散20min，然后在搅拌状态下加热至沸腾，并回流反应4h，反应结束后继续加热使溶剂挥发除去，再用去离子水洗涤，真空干燥，制得氯化稀土改性聚碳酸酯；氯化稀土为氯化铈；各原料的重量份为，聚碳酸酯30重量份、四氢呋喃55重量份、氯化稀土15重量份；
（5）将步骤（3）制得的油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末、氯化稀土改性聚碳酸酯、聚碳酸酯基体树脂、抗氧剂、紫外线屏蔽剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得轻质、耐腐蚀的聚碳酸酯改性塑料；抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；紫外线屏蔽剂为滑石粉；各原料的重量份为，油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末15重量份、氯化稀土改性聚碳酸酯20重量份、聚碳酸酯基体树脂60.2重量份、抗氧剂0.8重量份、紫外线屏蔽剂4重量份。
实施例6
（1）将磷酸钛粉末分散于去离子水中，湿法球磨2.5h，使粉末表面在应力作用下产生缺陷，反应活性提高，然后加入纳米碳酸钙粉末，继续球磨30min，再将所得分散液进行喷雾干燥，制得活性磷酸钛/碳酸钙复合粉末；各原料的重量份为，磷酸钛粉末28重量份、去离子水68重量份、碳酸钙粉末4重量份；喷雾干燥的转速为22000r/min，喷雾盘直径为90mm，入口温度为210℃，出口温度为86℃；
（2）将步骤（1）制得的复合粉末进行高温加热，排出碳酸钙分解产生的二氧化碳，制得多孔结构的钙掺杂活性磷酸钛粉末；高温加热的温度为910℃，时间为45min；
（3）将步骤（2）制得的钙掺杂活性磷酸钛粉末加入去离子水中，升温至75℃，加入对甲苯磺酸作为催化剂，超声分散25min，然后滴加油酸的乙醇溶液，反应3.5h，经过滤、洗涤、真空干燥，制得油酸改性的钙掺杂多孔磷酸钛粉末；各原料的重量份为，钙掺杂活性磷酸钛粉末22重量份、去离子水51.6重量份、对甲苯磺酸0.4重量份、油酸8重量份、乙醇18重量份；
（4）将聚碳酸酯溶于四氢呋喃中，加入氯化稀土，搅拌分散15min，然后在搅拌状态下加热至沸腾，并回流反应4.5h，反应结束后继续加热使溶剂挥发除去，再用去离子水洗涤，真空干燥，制得氯化稀土改性聚碳酸酯；氯化稀土为氯化铈；各原料的重量份为，聚碳酸酯25重量份、四氢呋喃63重量份、氯化稀土12重量份；
（5）将步骤（3）制得的油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末、氯化稀土改性聚碳酸酯、聚碳酸酯基体树脂、抗氧剂、紫外线屏蔽剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得轻质、耐腐蚀的聚碳酸酯改性塑料；抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯；紫外线屏蔽剂为陶土粉；各原料的重量份为，油酸改性钙掺杂多孔磷酸钛粉末12重量份、氯化稀土改性聚碳酸酯18重量份、聚碳酸酯基体树脂66.4重量份、抗氧剂0.6重量份、紫外线屏蔽剂3重量份。
对比例1
制备过程中，未采用油酸和碳酸钙对磷酸钛粉末进行改性，其他制备条件与实施例6一致。
对比例2
制备过程中，未采用氯化稀土对聚碳酸酯进行改性，其他制备条件与实施例6一致。
性能测试：
将本发明制得的塑料制成50mm×25mm×2mm的试样，分别浸泡于饱和浓度的乐果和敌敌畏水溶液，以及浓度为5%的呋喃丹水溶液，温度为室温，测试并计算浸泡14d、30d及60d的表面腐蚀损失率。
所得数据如表1所示。
表1：