一种新型复合材料螺旋桨的制作方法

本发明涉及螺旋桨的技术领域，尤其涉及一种新型复合材料螺旋桨。

背景技术：

目前，螺旋桨的材质一般有木制、铝合金、复合材料等，结构以实心或夹芯+蒙皮为主，木质和铝合金螺旋桨的生产，是在数控铣床上机加完成毛坯，然后再表面处理得到成品，生产效率较低，这些产品都是实心的，重量较重；复合材料螺旋桨通常采用夹心+蒙皮结构，重量控制比较容易，但复合材料螺旋桨的成型工艺较为复杂，一般采用预浸料模压或湿法手糊工艺，生产效率低下。现有技术中的复合材料螺旋桨的强度和刚性无法满足实际使用时的需求，且蒙皮材料的韧性和耐候性能也无法满足实际使用时的需求，故此亟需开发一种新型复合材料螺旋桨来解决现有技术中的问题。

技术实现要素：

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种新型复合材料螺旋桨，强度高，刚性好，重量轻，结构稳定，且具有优异的耐候性，延长了使用寿命。

本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨，包括骨架和蒙皮层，所述骨架包括骨架本体、安装孔和镂空，所述骨架本体的中心处设有安装孔，所述骨架本体上设有不规则镂空，所述镂空上粘接有蒙皮层；

所述骨架本体的原料按重量份包括：聚苯乙烯50-60份、聚甲基丙烯酸甲酯20-30份、聚苯烯5-15份、聚氯乙烯4-8份、聚烯烃3-9份、不饱和聚酯树脂4-6份、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物2-5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1-4份、聚四氟乙烯树脂3-6份、聚羟基丁酸酯2-8份、短切碳纤维3-6份、脲醛树脂4-9份、磷酸三甲酯3-9份、硬脂酸锌2-5份、分散剂1-4份、硅烷偶联剂kh-5604-8份、刚性增强助剂15-25份。

蒙皮层的原料按重量份包括：聚丙烯30-50份、环氧树脂10-20份、聚氟乙烯4-8份、聚芳酯2-5份、聚醚多元醇1-4份、多异氰酸酯3-6份、芳纶纤维2-5份、超高分子量聚乙烯纤维1-4份、聚对苯二甲酸乙二醇纤维3-6份、pbo纤维2-5份、石蜡油1-4份、二乙基甲苯二胺3-9份、耐候性填料15-25份。

优选地，骨架本体的原料中，刚性增强助剂的原料按重量份包括：纳米白炭黑4-9份、纳米氧化锌2-5份、有机硅1-4份、纳米金刚石3-6份、凹凸棒土1-5份、纳米碳化硅2-4份、玻璃纤维2-8份、纳米二氧化硅1-4份、二氯乙烷4-8份、亚硫酰氯2-6份、2-丙烯-1-醇4-6份。

优选地，骨架本体的原料中，刚性增强助剂按如下工艺进行制备：将纳米白炭黑、纳米氧化锌、有机硅、纳米金刚石、凹凸棒土、纳米碳化硅、玻璃纤维、纳米二氧化硅和二氯乙烷混合均匀，搅拌，接着加入亚硫酰氯，搅拌，接着升温，回流，冷却至室温后加入2-丙烯-1-醇混合均匀，接着升温，搅拌，洗涤，离心分离后，将固体干燥，冷却至室温得到刚性增强助剂。

优选地，骨架本体的原料中，刚性增强助剂按如下工艺进行制备：将纳米白炭黑、纳米氧化锌、有机硅、纳米金刚石、凹凸棒土、纳米碳化硅、玻璃纤维、纳米二氧化硅和二氯乙烷混合均匀，于650-850r/min转速搅拌1-3h，接着加入亚硫酰氯，于850-1050r/min转速搅拌20-40min，接着升温至70-80℃，回流5-6h，冷却至室温后加入2-丙烯-1-醇混合均匀，接着升温至60-70℃，搅拌5-15h，洗涤，离心分离后，将固体于50-70℃干燥10-20h，冷却至室温得到刚性增强助剂。

优选地，蒙皮层的原料中，耐候性填料的原料按重量份包括：氯化锌5-15份、无水乙醇4-9份、硝酸铈3-6份、水10-20份、甲基丙烯酸酯4-6份、对苯二酚2-5份、硅烷偶联剂kh-5704-6份。

优选地，蒙皮层的原料中，耐候性填料按如下工艺进行制备：将氯化锌、无水乙醇和硝酸铈混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液调节ph，接着加水混合均匀，搅拌，然后升温，保温，洗涤后干燥得到物料a；将甲基丙烯酸酯和对苯二酚搅拌，接着减压蒸馏，油浴加热回流，升温，保温，然后加入物料a和硅烷偶联剂kh-570混合均匀，搅拌，升温，保温，冷却至室温得到耐候性填料。

优选地，蒙皮层的原料中，耐候性填料按如下工艺进行制备：将氯化锌、无水乙醇和硝酸铈混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液调节ph至7.5-8.5，接着加水混合均匀，于450-650r/min转速搅拌20-40min，然后升温至140-160℃，保温20-28h，洗涤后于55-65℃干燥2-4h得到物料a；将甲基丙烯酸酯和对苯二酚于850-1050r/min转速搅拌20-40min，接着减压蒸馏，油浴加热回流，升温至30-50℃，保温20-40min，然后加入物料a和硅烷偶联剂kh-570混合均匀，于550-850r/min转速搅拌20-40min，升温至70-80℃，保温2-4h，冷却至室温得到耐候性填料。

本发明的一种新型复合材料螺旋桨，包括骨架和蒙皮层，所述骨架包括骨架本体、安装孔和镂空，骨架本体的中心处设有安装孔，骨架本体上设有不规则镂空，镂空上粘接有蒙皮层，骨架本体采用了强度和刚性高的复合材料，其原料按包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯烯、聚氯乙烯、聚烯烃、不饱和聚酯树脂、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚四氟乙烯树脂、聚羟基丁酸酯、短切碳纤维、脲醛树脂、磷酸三甲酯、硬脂酸锌、分散剂、硅烷偶联剂kh-560和刚性增强助剂。其中，刚性增强助剂通过将纳米白炭黑、纳米氧化锌、有机硅、纳米金刚石、凹凸棒土、纳米碳化硅、玻璃纤维、纳米二氧化硅和二氯乙烷混合均匀，搅拌，接着加入亚硫酰氯，搅拌，接着升温，回流，冷却至室温后加入2-丙烯-1-醇混合均匀，接着升温，搅拌，洗涤，离心分离后，将固体干燥，冷却至室温得到刚性增强助剂，以纳米白炭黑、纳米氧化锌、有机硅、纳米金刚石、凹凸棒土、纳米碳化硅、玻璃纤维、纳米二氧化硅、二氯乙烷、亚硫酰氯和2-丙烯-1-醇为原料，经过亚硫酰氯将纳米白炭黑、纳米氧化锌、有机硅、纳米金刚石、凹凸棒土、纳米碳化硅、玻璃纤维和纳米二氧化硅上的羟基进行活化，然后二氯乙烷进行氯原子取代，在2-丙烯-1-醇的作用下接枝到不饱和聚酯树脂上，有效提高了不饱和聚酯树脂的力学性能，使本发明的骨架本体具有了优异的刚性增强性能。蒙皮层采用了耐候性优异的复合材料，其原料包括聚丙烯、环氧树脂、聚氟乙烯、聚芳酯、聚醚多元醇、多异氰酸酯、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇纤维、pbo纤维、石蜡油、二乙基甲苯二胺和耐候性填料。其中耐候性填料按如下工艺进行制备：将氯化锌、无水乙醇和硝酸铈混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液调节ph，接着加水混合均匀，搅拌，然后升温，保温，洗涤后干燥得到物料a；将甲基丙烯酸酯和对苯二酚搅拌，接着减压蒸馏，油浴加热回流，升温，保温，然后加入物料a和硅烷偶联剂kh-570混合均匀，搅拌，升温，保温，冷却至室温得到耐候性填料，运用到蒙皮层原料中，有限提高了蒙皮层的耐候性能，通过将蒙皮层粘接在骨架本体上形成了本发明的新型复合材料螺旋桨，刚性好，重量轻，结构稳定，且具有优异的耐候性，延长了使用寿命。

附图说明

图1为本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨中骨架的结构示意图；

图2为本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。

如图1和图2，图1为本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨中骨架的结构示意图；图2为本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨的结构示意图。

参照图1和图2，本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨，包括骨架1和蒙皮层2，所述骨架1包括骨架本体101、安装孔102和镂空103，所述骨架本体101的中心处设有安装孔102，所述骨架本体101上设有不规则镂空103，所述镂空103上粘接有蒙皮层2。

实施例1

参照图1和图2，本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨，包括骨架1和蒙皮层2，所述骨架1包括骨架本体101、安装孔102和镂空103，所述骨架本体101的中心处设有安装孔102，所述骨架本体101上设有不规则镂空103，所述镂空103上粘接有蒙皮层2。

所述骨架本体101的原料按重量份包括：聚苯乙烯55份、聚甲基丙烯酸甲酯25份、聚苯烯10份、聚氯乙烯6份、聚烯烃6份、不饱和聚酯树脂5份、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物3.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2.5份、聚四氟乙烯树脂4.5份、聚羟基丁酸酯5份、短切碳纤维4.5份、脲醛树脂6.5份、磷酸三甲酯6份、硬脂酸锌3.5份、分散剂2.5份、硅烷偶联剂kh-5606份、刚性增强助剂20份。

骨架本体101的原料中，刚性增强助剂按如下工艺进行制备：按重量份将6.5份纳米白炭黑、3.5份纳米氧化锌、2.5份有机硅、4.5份纳米金刚石、3份凹凸棒土、3份纳米碳化硅、5份玻璃纤维、2.5份纳米二氧化硅和6份二氯乙烷混合均匀，于750r/min转速搅拌2h，接着加入4份亚硫酰氯，于950r/min转速搅拌30min，接着升温至75℃，回流5.5h，冷却至室温后加入5份2-丙烯-1-醇混合均匀，接着升温至65℃，搅拌10h，洗涤，离心分离后，将固体于60℃干燥15h，冷却至室温得到刚性增强助剂。

蒙皮层2的原料按重量份包括：聚丙烯40份、环氧树脂15份、聚氟乙烯6份、聚芳酯3.5份、聚醚多元醇2.5份、多异氰酸酯4.5份、芳纶纤维3.5份、超高分子量聚乙烯纤维2.5份、聚对苯二甲酸乙二醇纤维4.5份、pbo纤维3.5份、石蜡油2.5份、二乙基甲苯二胺6份、耐候性填料20份。

蒙皮层2的原料中，耐候性填料按如下工艺进行制备：按重量份将10份氯化锌、6.5份无水乙醇和4.5份硝酸铈混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液调节ph至8.0，接着加15份水混合均匀，于550r/min转速搅拌30min，然后升温至150℃，保温24h，洗涤后于60℃干燥3h得到物料a；将5份甲基丙烯酸酯和3.5份对苯二酚于950r/min转速搅拌30min，接着减压蒸馏，油浴加热回流，升温至40℃，保温30min，然后加入物料a和5份硅烷偶联剂kh-570混合均匀，于700r/min转速搅拌30min，升温至75℃，保温3h，冷却至室温得到耐候性填料。

实施例2

参照图1和图2，本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨，包括骨架1和蒙皮层2，所述骨架1包括骨架本体101、安装孔102和镂空103，所述骨架本体101的中心处设有安装孔102，所述骨架本体101上设有不规则镂空103，所述镂空103上粘接有蒙皮层2。

所述骨架本体101的原料按重量份包括：聚苯乙烯50份、聚甲基丙烯酸甲酯30份、聚苯烯5份、聚氯乙烯8份、聚烯烃3份、不饱和聚酯树脂6份、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、聚四氟乙烯树脂3份、聚羟基丁酸酯8份、短切碳纤维3份、脲醛树脂9份、磷酸三甲酯3份、硬脂酸锌5份、分散剂1份、硅烷偶联剂kh-5608份、刚性增强助剂15份。

骨架本体101的原料中，刚性增强助剂按如下工艺进行制备：按重量份将4份纳米白炭黑、5份纳米氧化锌、1份有机硅、6份纳米金刚石、1份凹凸棒土、4份纳米碳化硅、2份玻璃纤维、4份纳米二氧化硅和4份二氯乙烷混合均匀，于850r/min转速搅拌1h，接着加入6份亚硫酰氯，于850r/min转速搅拌40min，接着升温至70℃，回流6h，冷却至室温后加入4份2-丙烯-1-醇混合均匀，接着升温至70℃，搅拌5h，洗涤，离心分离后，将固体于70℃干燥10h，冷却至室温得到刚性增强助剂。

蒙皮层2的原料按重量份包括：聚丙烯30份、环氧树脂20份、聚氟乙烯4份、聚芳酯5份、聚醚多元醇1份、多异氰酸酯6份、芳纶纤维2份、超高分子量聚乙烯纤维4份、聚对苯二甲酸乙二醇纤维3份、pbo纤维5份、石蜡油1份、二乙基甲苯二胺9份、耐候性填料15份。

蒙皮层2的原料中，耐候性填料按如下工艺进行制备：按重量份将5份氯化锌、9份无水乙醇和3份硝酸铈混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液调节ph至8.5，接着加10份水混合均匀，于650r/min转速搅拌20min，然后升温至160℃，保温20h，洗涤后于65℃干燥2h得到物料a；将6份甲基丙烯酸酯和2份对苯二酚于1050r/min转速搅拌20min，接着减压蒸馏，油浴加热回流，升温至50℃，保温20min，然后加入物料a和6份硅烷偶联剂kh-570混合均匀，于550r/min转速搅拌40min，升温至70℃，保温4h，冷却至室温得到耐候性填料。

实施例3

参照图1和图2，本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨，包括骨架1和蒙皮层2，所述骨架1包括骨架本体101、安装孔102和镂空103，所述骨架本体101的中心处设有安装孔102，所述骨架本体101上设有不规则镂空103，所述镂空103上粘接有蒙皮层2。

所述骨架本体101的原料按重量份包括：聚苯乙烯60份、聚甲基丙烯酸甲酯20份、聚苯烯15份、聚氯乙烯4份、聚烯烃9份、不饱和聚酯树脂4份、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1份、聚四氟乙烯树脂6份、聚羟基丁酸酯2份、短切碳纤维6份、脲醛树脂4份、磷酸三甲酯9份、硬脂酸锌2份、分散剂4份、硅烷偶联剂kh-5604份、刚性增强助剂25份。

骨架本体101的原料中，刚性增强助剂按如下工艺进行制备：按重量份将9份纳米白炭黑、2份纳米氧化锌、4份有机硅、3份纳米金刚石、5份凹凸棒土、2份纳米碳化硅、8份玻璃纤维、1份纳米二氧化硅和8份二氯乙烷混合均匀，于650r/min转速搅拌3h，接着加入2份亚硫酰氯，于1050r/min转速搅拌20min，接着升温至80℃，回流5h，冷却至室温后加入6份2-丙烯-1-醇混合均匀，接着升温至60℃，搅拌15h，洗涤，离心分离后，将固体于50℃干燥20h，冷却至室温得到刚性增强助剂。

蒙皮层2的原料按重量份包括：聚丙烯50份、环氧树脂10份、聚氟乙烯8份、聚芳酯2份、聚醚多元醇4份、多异氰酸酯3份、芳纶纤维5份、超高分子量聚乙烯纤维1份、聚对苯二甲酸乙二醇纤维6份、pbo纤维2份、石蜡油4份、二乙基甲苯二胺3份、耐候性填料25份。

蒙皮层2的原料中，耐候性填料按如下工艺进行制备：按重量份将15份氯化锌、4份无水乙醇和6份硝酸铈混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液调节ph至7.5，接着加20份水混合均匀，于450r/min转速搅拌40min，然后升温至140℃，保温28h，洗涤后于55℃干燥4h得到物料a；将4份甲基丙烯酸酯和5份对苯二酚于850r/min转速搅拌40min，接着减压蒸馏，油浴加热回流，升温至30℃，保温40min，然后加入物料a和4份硅烷偶联剂kh-570混合均匀，于850r/min转速搅拌20min，升温至80℃，保温2h，冷却至室温得到耐候性填料。

实施例4

参照图1和图2，本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨，包括骨架1和蒙皮层2，所述骨架1包括骨架本体101、安装孔102和镂空103，所述骨架本体101的中心处设有安装孔102，所述骨架本体101上设有不规则镂空103，所述镂空103上粘接有蒙皮层2。

所述骨架本体101的原料按重量份包括：聚苯乙烯52份、聚甲基丙烯酸甲酯28份、聚苯烯8份、聚氯乙烯7份、聚烯烃4份、不饱和聚酯树脂5.5份、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3份、聚四氟乙烯树脂4份、聚羟基丁酸酯7份、短切碳纤维4份、脲醛树脂8份、磷酸三甲酯4份、硬脂酸锌4份、分散剂2份、硅烷偶联剂kh-5607份、刚性增强助剂18份。

骨架本体101的原料中，刚性增强助剂按如下工艺进行制备：按重量份将5份纳米白炭黑、4份纳米氧化锌、2份有机硅、5份纳米金刚石、2份凹凸棒土、3.5份纳米碳化硅、3份玻璃纤维、3份纳米二氧化硅和5份二氯乙烷混合均匀，于820r/min转速搅拌1.5h，接着加入5份亚硫酰氯，于880r/min转速搅拌35min，接着升温至72℃，回流5.8h，冷却至室温后加入4.5份2-丙烯-1-醇混合均匀，接着升温至68℃，搅拌8h，洗涤，离心分离后，将固体于65℃干燥12h，冷却至室温得到刚性增强助剂。

蒙皮层2的原料按重量份包括：聚丙烯35份、环氧树脂18份、聚氟乙烯5份、聚芳酯4份、聚醚多元醇2份、多异氰酸酯5份、芳纶纤维3份、超高分子量聚乙烯纤维3份、聚对苯二甲酸乙二醇纤维4份、pbo纤维4份、石蜡油2份、二乙基甲苯二胺8份、耐候性填料18份。

蒙皮层2的原料中，耐候性填料按如下工艺进行制备：按重量份将8份氯化锌、8份无水乙醇和4份硝酸铈混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液调节ph至8.2接着加12份水混合均匀，于620r/min转速搅拌25min，然后升温至155℃，保温22h，洗涤后于62℃干燥2.5h得到物料a；将5.5份甲基丙烯酸酯和3份对苯二酚于1020r/min转速搅拌25min，接着减压蒸馏，油浴加热回流，升温至45℃，保温25min，然后加入物料a和5.5份硅烷偶联剂kh-570混合均匀，于580r/min转速搅拌35min，升温至72℃，保温3.5h，冷却至室温得到耐候性填料。

实施例5

参照图1和图2，本发明提出的一种新型复合材料螺旋桨，包括骨架1和蒙皮层2，所述骨架1包括骨架本体101、安装孔102和镂空103，所述骨架本体101的中心处设有安装孔102，所述骨架本体101上设有不规则镂空103，所述镂空103上粘接有蒙皮层2。

所述骨架本体101的原料按重量份包括：聚苯乙烯58份、聚甲基丙烯酸甲酯22份、聚苯烯12份、聚氯乙烯5份、聚烯烃8份、不饱和聚酯树脂4.5份、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物4份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份、聚四氟乙烯树脂5份、聚羟基丁酸酯3份、短切碳纤维5份、脲醛树脂5份、磷酸三甲酯8份、硬脂酸锌3份、分散剂3份、硅烷偶联剂kh-5605份、刚性增强助剂22份。

骨架本体101的原料中，刚性增强助剂按如下工艺进行制备：按重量份将8份纳米白炭黑、3份纳米氧化锌、3份有机硅、4份纳米金刚石、4份凹凸棒土、2.5份纳米碳化硅、7份玻璃纤维、2份纳米二氧化硅和7份二氯乙烷混合均匀，于680r/min转速搅拌2.5h，接着加入3份亚硫酰氯，于1020r/min转速搅拌25min，接着升温至78℃，回流5.2h，冷却至室温后加入5.5份2-丙烯-1-醇混合均匀，接着升温至62℃，搅拌12h，洗涤，离心分离后，将固体于55℃干燥18h，冷却至室温得到刚性增强助剂。

蒙皮层2的原料按重量份包括：聚丙烯45份、环氧树脂12份、聚氟乙烯7份、聚芳酯3份、聚醚多元醇3份、多异氰酸酯4份、芳纶纤维4份、超高分子量聚乙烯纤维2份、聚对苯二甲酸乙二醇纤维5份、pbo纤维3份、石蜡油3份、二乙基甲苯二胺4份、耐候性填料22份。

蒙皮层2的原料中，耐候性填料按如下工艺进行制备：按重量份将12份氯化锌、5份无水乙醇和5份硝酸铈混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液调节ph至7.8接着加18份水混合均匀，于480r/min转速搅拌35min，然后升温至145℃，保温26h，洗涤后于58℃干燥3.5h得到物料a；将4.5份甲基丙烯酸酯和4份对苯二酚于880r/min转速搅拌35min，接着减压蒸馏，油浴加热回流，升温至35℃，保温35min，然后加入物料a和4.5份硅烷偶联剂kh-570混合均匀，于820r/min转速搅拌25min，升温至78℃，保温2.5h，冷却至室温得到耐候性填料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。