一种无人机外壳用碳纤维增强复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及无人机功能材料技术领域，具体涉及一种无人机外壳用碳纤维增强复合材料及其制备方法。由如下重量份的原料组成：树脂材料50份，增强材料20?30份，填充剂5?10份，助剂5?10份。本发明在环氧树脂中添加了碳纤维增强材料，提高了固化后复合材料的比强度和比模量，使复合材料具有密度小，强度高的优良性能，应用于无人机时，降低了涂层占机体的重量比，从使无人机可以腾出空间让给燃油和有效载荷，从而提高了无人机的航行时间和使用性能。
【专利说明】
一种无人机外壳用碳纤维増强复合材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及无人机功能材料技术领域，具体涉及一种无人机外壳用碳纤维增强复合材料及其制备方法。【背景技术】
[0002]无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器， 具有小型轻便、低噪节能、高效机动、轻型化、小型化、智能化的突出特点。无人机机身作为机体平台，对结构重量要求较高，只有将无人机结构重量系数控制在30%以下才能腾出重量空间让给燃油、有效载荷带来的增重，从而满足轻结构，长航时，高机动等技术要求。近几年来，我国复合材料工业的新技术发展迅速，因其材料质轻、抗冲击强度高、温差变形小、抗老化、防腐蚀、抗电性能好，以及各种材料间相容性高等特性，在许多行业被广泛使用，但我国小型无人机行业起步较晚，复合材料在飞行器上的应用正处于发展阶段，导致无人机在结构设计等方面一般是参考国外现役无人机设计，部分型号的无人机在机体重量和材料强度等方面与国外90年代同类产品近似，没有太大突破。
[0003]现有无人机在机身生产完成后，进行表面喷漆工作。据统计，各种无人机涂层的用量一般占机体结构总重的60-80%。高重量比的涂层，缩减了燃油和有效负荷的重量空间， 同时降低了无人机的航行时间，限制了无人机优良的使用性能。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供了一种比强度和比模量高的无人机外壳用碳纤维增强复合材料，以及它的制备方法，降低了无人机涂层占机体总重的比例，从而提高了无人机的载重空间和使用性能。
[0005]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0006]一种无人机外壳用碳纤维增强复合材料，由如下重量份的原料组成:树脂材料50 份，增强材料20-30份，填充剂5-10份，助剂5-10份。
[0007]进一步的，所述树脂材料为双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树月旨、水性环氧树脂乳液和酚醛环氧树脂中的一种或多种组合物。
[0008]进一步的，所述增强材料为纳米碳纤维。
[0009]进一步的，所述填充剂为粉末纤维素、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅中的至少一种。
[0010]进一步的，所述助剂包括:固化剂2-3份，增塑剂2-5份，流平剂1-2份。
[0011]进一步的，所述固化剂为己二胺和乙醇的混合物，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，流平剂为硅油。
[0012]—种制备无人机外壳用碳纤维增强复合材料的方法，包括如下步骤:
[0013]S1、将树脂材料放在干燥的容器内加热到80-150°C，恒温1 -1.5小时，再向其中加入填充剂和增塑剂，在容器内以500_1500r/min的转速搅拌1-2小时，并在80-150°C下恒温 2-6小时，得到预聚物；
[0014]S2、将固化剂在干燥的容器内加热到80-100°C，恒温8-12小时，并以1000-2000r/ min的转速进行搅拌2-4h，得到固化剂体系混合物；
[0015]S3、将步骤S1中的预聚物和步骤S2中的固化剂体系混合物倒入干燥的容器内，加入流平剂，搅拌均匀，在50-80°C的条件下恒温聚合60-120分钟，得到树脂基体；
[0016]S4、将树脂基体与增强材料用热熔法进行制备，得到碳纤维增强复合材料。
[0017]本发明在环氧树脂中添加了碳纤维增强材料，提高了固化后复合材料的比强度和比模量，使复合材料具有密度小，强度高的优良性能，应用于无人机时，降低了涂层占机体的重量比，从使无人机可以腾出空间让给燃油和有效载荷，从而提高了无人机的航行时间和使用性能。【具体实施方式】
[0018]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]实施例1:
[0020]—种无人机外壳用碳纤维增强复合材料，由如下重量份的原料组成:树脂材料50 份，增强材料20份，填充剂5份，固化剂2份，增塑剂2份，流平剂1份。
[0021]其制备方法，包括如下步骤:
[0022]S1、将树脂材料双酚A型环氧树脂和双酚S型环氧树脂的组合物，放在干燥的容器内加热到80_150°C，恒温1-1.5小时，再向其中加入粉末纤维素和增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，在容器内以500-1500r/min的转速搅拌1-2小时，并在80-150°C下恒温2-6小时，得到预聚物；[〇〇23] S2、将固化剂己二胺和乙醇的混合物在干燥的容器内加热到80-100°C，恒温8-12 小时，并以1000_2000r/min的转速搅拌2-4h，得到固化剂体系混合物；
[0024]S3、将步骤S1中的预聚物和步骤S2中的固化剂体系混合物倒入干燥的容器内，加入流平剂硅油，搅拌均匀，在50-80°C的条件下恒温聚合60-120分钟，得到树脂基体；
[0025]S4、将树脂基体与增强材料纳米碳纤维用热熔法进行制备，得到碳纤维增强复合材料。[〇〇26] 实施例2:
[0027] —种无人机外壳用碳纤维增强复合材料，由如下重量份的原料组成:树脂材料50 份，增强材料30份，填充剂10份，固化剂2份，增塑剂2份，流平剂1份。[〇〇28]其制备方法，包括如下步骤:
[0029]S1、将树脂材料双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂放在干燥的容器内加热到80_150°C，恒温1-1.5小时，再向其中加入纳米碳酸钙和增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，在容器内以500-1500r/min的转速搅拌1-2小时，并在80-150°C下恒温2-6小时，得到预聚物；[〇〇3〇] S2、将固化剂己二胺和乙醇的混合物在干燥的容器内加热到80-100°C，恒温8-12 小时，并以1000_2000r/min的转速进行搅拌2-4h，得到固化剂体系混合物；
[0031]S3、将步骤S1中的预聚物和步骤S2中的固化剂体系混合物倒入干燥的容器内，加入流平剂硅油，搅拌均匀，在50-80°C的条件下恒温聚合60-120分钟，得到树脂基体；
[0032]S4、将树脂基体与增强材料纳米碳纤维用热熔法进行制备，得到碳纤维增强复合材料。[〇〇33] 实施例3:
[0034] —种无人机外壳用碳纤维增强复合材料，由如下重量份的原料组成:树脂材料50 份，增强材料24份，填充剂6份，固化剂2份，增塑剂3份，流平剂1份。[〇〇35]其制备方法，包括如下步骤:[〇〇36]S1、将树脂材料水性环氧树脂乳液和酚醛环氧树脂放在干燥的容器内加热到80-150°C，恒温1-1.5小时，再向其中加入纳米二氧化硅和增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，在容器内以500-1500r/min的转速搅拌1-2小时，并在80-150°C下恒温2-6小时，得到预聚物；[〇〇37] S2、将固化剂己二胺和乙醇的混合物在干燥的容器内加热到80-100°C，恒温8-12 小时，并以1000_2000r/min的转速进行搅拌2-4h，得到固化剂体系混合物；
[0038]S3、将步骤S1中的预聚物和步骤S2中的固化剂体系混合物倒入干燥的容器内，加入流平剂硅油，搅拌均匀，在50-80°C的条件下恒温聚合60-120分钟，得到树脂基体；
[0039]S4、将树脂基体与增强材料纳米碳纤维用热熔法进行制备，得到碳纤维增强复合材料。
[0040]实施例4:
[0041]—种无人机外壳用碳纤维增强复合材料，由如下重量份的原料组成:树脂材料50 份，增强材料28份，填充剂8份，固化剂3份，增塑剂4份，流平剂2份。[〇〇42]其制备方法，包括如下步骤:
[0043]S1、将树脂材料双酚S型环氧树脂和水性环氧树脂乳液放在干燥的容器内加热到80_150°C，恒温1-1.5小时，再向其中加入纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，在容器内以500_1500r/min的转速搅拌1-2小时，并在80-150°C下恒温2-6小时，得到预聚物；[〇〇44] S2、将固化剂己二胺和乙醇的混合物在干燥的容器内加热到80-100°C，恒温8-12 小时，并以1000_2000r/min的转速进行搅拌2-4h，得到固化剂体系混合物；
[0045]S3、将步骤S1中的预聚物和步骤S2中的固化剂体系混合物倒入干燥的容器内，加入流平剂硅油，搅拌均匀，在50-80°C的条件下恒温聚合60-120分钟，得到树脂基体；
[0046]S4、将树脂基体与增强材料纳米碳纤维用热熔法进行制备，得到碳纤维增强复合材料。
[0047]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种无人机外壳用碳纤维增强复合材料，其特征在于，由如下重量份的原料组成:树 脂材料50份，增强材料20-30份，填充剂5-10份，助剂5-10份。2.如权利要求1所述的无人机外壳用碳纤维增强复合材料，其特征在于，所述树脂材料 为双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、水性环氧树脂乳液和酚醛环氧 树脂中的一种或多种组合物。3.如权利要求1所述的无人机外壳用碳纤维增强复合材料，其特征在于，所述增强材料 为纳米碳纤维。4.如权利要求1所述的无人机外壳用碳纤维增强复合材料，其特征在于，所述填充剂为 粉末纤维素、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅中的至少一种。5.如权利要求1所述的无人机外壳用碳纤维增强复合材料，其特征在于，所述助剂包 括:固化剂2-3份，增塑剂2-5份，流平剂1-2份。6.如权利要求5所述的无人机外壳用碳纤维增强复合材料，其特征在于，所述固化剂为 己二胺和乙醇的混合物，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，流平剂为硅油。7.—种制备如权利要求1-5所述的无人机外壳用碳纤维增强复合材料的方法，其特征 在于，包括如下步骤:S1、将树脂材料放在干燥的容器内加热到80-150 °C，恒温1 -1.5小时，再向其中加入填 充剂和增塑剂，在容器内以500-1500r/min的转速搅拌1-2小时，并在80-150°C下恒温2-6小 时，得到预聚物；S2、将固化剂在干燥的容器内加热到80-100°C，恒温8-12小时，并以1000-2000r/min的 转速进行搅拌2_4h，得到固化剂体系混合物；S3、将步骤S1中的预聚物和步骤S2中的固化剂体系混合物倒入干燥的容器内，加入流 平剂，搅拌均匀，在50-80 °C的条件下恒温聚合60-120分钟，得到树脂基体；S4、将树脂基体与增强材料用热熔法进行制备，得到碳纤维增强复合材料。
【文档编号】C09D163/00GK106010125SQ201610556591
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】任新年
【申请人】温州雏鹰科技有限公司