一种轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料及制备方法与流程

文档序号:16766392发布日期:2019-01-29 18:01阅读:190来源:国知局

本发明涉及无人机领域,具体涉及轻质外壳的制备,特别是涉及一种轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料及制备方法。



背景技术:

快速巡查无人机是一种新型的电能驱动飞行器,它能搭载任务设备从空中对地面目标进行中、近距离定点监视和机动巡查。它不仅兼顾机动巡航和稳定悬停,还具有良好的负载和滞空能力,具有安全性高、操作简单、易于携带、环保无污染、运行成本低、快速响应能力好等优点。适用于应急巡查和快速查找等民用工作。

无人机材料是无人机的关键技术,目前,轻小型无人机的中心骨架多以轻木板、立体编织板为主,一方面无法形成一体式结构,需要多次装配固定,增加很多工装,多台机器装配一致性低、附属成本高,另一方面强度低,飞机使用中会受冲击和颤振,随着疲劳寿命的增加飞机的使用寿命会降低。目前,现有的无人机为了保证具有足够的强度和功能大都设计的结构复杂,导致其机身重量大,运行时耗能多,使用时有诸多不便。公认的性能较为优越的无人机复合材料是碳纤维复合材料,碳纤维复合材料具有轻质高强、抗疲劳和防盐雾侵蚀的特性,应用于无人机结构中可以大大改善和提高无人机的综合性能,民用无人机大多为低速,碳纤维复合材料昂贵,所以主要选用玻璃纤维复合材料。

中国发明专利申请号201621422889.3公开了一种轻量化碳纤维无人机外壳,由蜂窝芯外围三维机织碳纤维环氧树脂复合材料层构成的外壳体;外壳体包括顶板;顶板顶面一体化设置有舵机安装座体;顶板底面中部一体化设置有动力系统仓;动力系统仓底部通过螺栓固定有动力系统板;顶板底面于动力系统仓外侧设置有撑脚;撑脚上设置有导轮;撑脚之间安装有固定横板;撑脚于固定横板下方设置有运输座体;运输座体上通过螺栓安装有运输仓。

中国发明专利申请号201710367471.x公开了一种落地缓冲效果好的机身强度高的无人机,包括机身、旋翼和落地架,机身从外至内依次包括外侧板、蜂窝板和内侧板,外侧板从外至内依次包括防水涂层和玻璃纤维层,蜂窝层从外至内依次包括上蜂窝基板、补强板、蜂窝复合板和下蜂窝基板。

中国发明专利申请号201720402735.6公开了一种多功能无人机,包括机体、设置于机体上的旋翼,机体整体采用碳纤维材料制作,机体相对的四端面分别向外各伸出一根机臂,旋翼安装在机臂上,机臂的表面依次设有玻璃纤维层、7075铝合金层、pbo纤维层和3m反光膜层;旋翼采用纤维增强塑料制作;机体的两侧分别设置有吸附装置。

中国发明专利申请号201610556591.x公开了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。该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。

根据上述,现有方案中用无人机外壳的材料,碳纤维复合材料昂贵,而玻璃纤维复合材料相对强度较低,在长期使用受力较大的过程中由于强度低易被破坏,并且轻质化程度不足,限制了发展应用。鉴于此,本发明提出了一种轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料及制备方法,可有效解决上述技术问题。



技术实现要素:

针对目前应用较广的无人机外壳的材料,碳纤维复合材料昂贵,而玻璃纤维复合材料相对强度较低,轻质化程度不足,使用性能不理想,本发明提出一种轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料及制备方法,从而有效实现了轻质与高强度的兼顾。

本发明涉及的具体技术方案如下:

一种轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)将连续玻璃纤维置于放电等离子体烧结设备中,在惰性气氛的环境下进行热压烧结,接着置于含有去离子水的超声波装置中进行洗涤,进一步干燥,制得表面活化的连续玻璃纤维;

(2)将石墨烯微片分散到二甲苯溶剂中,并超声处理1h,进一步加入低分子量环氧树脂、固化剂,搅拌均匀,制得混合液;

(3)通过静电喷涂方式,将步骤(2)制得的混合液喷涂于步骤(1)制得的连续玻璃纤维的表面,制得石墨烯改性的连续玻璃纤维;

(4)将步骤(3)制得的改性的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺及编织工艺,采用喷气织机织造,并将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,接着进行烘干、切边、卷取,制得石墨烯改性的玻璃纤维平纹布;

(5)将步骤(4)制得的石墨烯改性的玻璃纤维平纹布与超高分子量聚乙烯纤维布交替铺敷,并置于模具内,接着利用环氧树脂浸渍固化,经后处理加工,制得轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,具有很好的韧性,且可以弯曲,理论杨氏模量达1.0tpa,固有的拉伸强度为130gpa。采用石墨烯对聚合物材料进行改性,可起到显著的增强作用。先将石墨烯静电喷涂沉积于玻璃纤维的表面后,再对材料进行改性,可实现石墨烯的均匀分布,并利用石墨烯片层的刚性可吸收冲击能量,实现良好的力学性能。另外,超高分子量聚乙烯纤维布的密度很低,为0.97g/cm3,与玻璃纤维布交替铺敷可减少玻璃纤维的用量,并达到减轻无人机机身重量的目的。因此,本发明的方法可实现高强度和轻质的统一。

优选的,步骤(1)所述热压烧结的压力为4~6mpa,温度为1000~1200℃,时间为4~6min。

优选的,步骤(1)所述超声洗涤的超声功率为120~200w,频率为80~150khz,时间为20~40min。

优选的,步骤(1)所述干燥的温度为40~60℃,时间为10~14h。

优选的,步骤(2)所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。

优选的,步骤(2)所述混合液中,石墨烯微片6~10重量份、二甲苯84.6~90.8重量份、低分子量环氧树脂3~5重量份、固化剂0.2~0.4重量份。

优选的,步骤(3)所述石墨烯改性的连续玻璃纤维中,石墨烯5~20重量份、玻璃纤维80~95重量份。

优选的,步骤(3)所述静电喷涂的电压为60~80kv,电流为12~15μa,流速压力为0.4~0.5mpa,雾化压力为0.3~0.4mpa,喷涂距离为15~20cm。

优选的,步骤(4)所述烘干的温度为180~220℃,时间为2~4h。

本发明还提供一种上述制备方法制备得到的轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料。将连续玻璃纤维用放电等离子体烧结设备在惰性气氛的环境下热压烧结,再置于含有去离子水的超声波装置中洗涤,干燥,将石墨烯微片分散到二甲苯溶剂中超声处理,加入低分子环氧树脂,固化剂均匀搅拌均匀形成混合液,通过静电喷涂方式将混合液喷涂于超声洗涤后的连续玻璃纤维表面,得到石墨烯改性的连续玻璃纤维,将改性的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺,编织工艺,采用喷气织机织造,将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,进行烘干,切边、卷取得到石墨烯改性的玻璃纤维平纹布,通过与超高分子量聚乙烯纤维布交替铺敷方式置于模具内,再用环氧树脂浸渍固化及后处理加工得到无人机外壳。

本发明提供了一种轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料及制备方法,与现有技术相比,其突出的特点和优异的效果在于:

1、提出采用静电喷涂方式将石墨烯改性玻璃纤维制备轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料的方法。

2、通过石墨烯改性后的玻璃纤维,利用石墨烯片层的刚性可吸收冲击能量,提高了复合材料的强度。

3、通过轻质超高分子量聚乙烯纤维布与玻璃纤维布交替铺敷,减少了玻璃纤维的用量,超高分子量聚乙烯纤维相对玻璃纤维密度更低,从而减轻了无人机机身的重量,实现了轻质化效果。

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

制备过程为:

(1)将连续玻璃纤维置于放电等离子体烧结设备中,在惰性气氛的环境下进行热压烧结,接着置于含有去离子水的超声波装置中进行洗涤,进一步干燥,制得表面活化的连续玻璃纤维;热压烧结的压力为5mpa,温度为1110℃,时间为5min;超声洗涤的超声功率为170w,频率为130khz,时间为33min;干燥的温度为52℃,时间为12h;

(2)将石墨烯微片分散到二甲苯溶剂中,并超声处理1h,进一步加入低分子量环氧树脂、固化剂,搅拌均匀,制得混合液;固化剂为乙二胺;混合液中,石墨烯微片7重量份、二甲苯88.7重量份、低分子量环氧树脂4重量份、固化剂0.3重量份;

(3)通过静电喷涂方式,将步骤(2)制得的混合液喷涂于步骤(1)制得的连续玻璃纤维的表面,制得石墨烯改性的连续玻璃纤维;石墨烯改性的连续玻璃纤维中,石墨烯13重量份、玻璃纤维87重量份;静电喷涂的电压为72kv,电流为13μa,流速压力为0.4mpa,雾化压力为0.3mpa,喷涂距离为17cm;

(4)将步骤(3)制得的改性的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺及编织工艺,采用喷气织机织造,并将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,接着进行烘干、切边、卷取,制得石墨烯改性的玻璃纤维平纹布;烘干的温度为190℃,时间为3h;

(5)将步骤(4)制得的石墨烯改性的玻璃纤维平纹布与超高分子量聚乙烯纤维布交替铺敷,并置于模具内,接着利用环氧树脂浸渍固化,经后处理加工,制得轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料。

测试方法:

将实施例1制得的无人机外壳材料按照gb/t1843-2008标准,制成长80mm、宽10mm、厚4mm的标准样条,采用悬臂梁冲击试验机进行测试,缺口为a型,落锤重量为5kg,冲击方式为平行冲击,测定材料的缺口冲击强度;

取任意形状实施例1制得的无人机外壳材料,制成小件样品,采用数字式固体密度测试仪xf-120s测定材料的密度。

通过上述方法测得的实施例1的无人机外壳材料的缺口冲击强度及密度如表1所示。

实施例2

制备过程为:

(1)将连续玻璃纤维置于放电等离子体烧结设备中,在惰性气氛的环境下进行热压烧结,接着置于含有去离子水的超声波装置中进行洗涤,进一步干燥,制得表面活化的连续玻璃纤维;热压烧结的压力为4mpa,温度为1050℃,时间为6min;超声洗涤的超声功率为130w,频率为90khz,时间为36min;干燥的温度为45℃,时间为13h;

(2)将石墨烯微片分散到二甲苯溶剂中,并超声处理1h,进一步加入低分子量环氧树脂、固化剂,搅拌均匀,制得混合液;固化剂为二乙烯三胺;混合液中,石墨烯微片7重量份、二甲苯89.8重量份、低分子量环氧树脂3重量份、固化剂0.2重量份;

(3)通过静电喷涂方式,将步骤(2)制得的混合液喷涂于步骤(1)制得的连续玻璃纤维的表面,制得石墨烯改性的连续玻璃纤维;石墨烯改性的连续玻璃纤维中,石墨烯8重量份、玻璃纤维92重量份;静电喷涂的电压为65kv,电流为13μa,流速压力为0.4mpa,雾化压力为0.4mpa,喷涂距离为16cm;

(4)将步骤(3)制得的改性的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺及编织工艺,采用喷气织机织造,并将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,接着进行烘干、切边、卷取,制得石墨烯改性的玻璃纤维平纹布;烘干的温度为185℃,时间为4h;

(5)将步骤(4)制得的石墨烯改性的玻璃纤维平纹布与超高分子量聚乙烯纤维布交替铺敷,并置于模具内,接着利用环氧树脂浸渍固化,经后处理加工,制得轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料。

测试方法:

将实施例2制得的无人机外壳材料按照gb/t1843-2008标准,制成长80mm、宽10mm、厚4mm的标准样条,采用悬臂梁冲击试验机进行测试,缺口为a型,落锤重量为5kg,冲击方式为平行冲击,测定材料的缺口冲击强度;

取任意形状实施例2制得的无人机外壳材料,制成小件样品,采用数字式固体密度测试仪xf-120s测定材料的密度。

通过上述方法测得的实施例2的无人机外壳材料的缺口冲击强度及密度如表1所示。

实施例3

制备过程为:

(1)将连续玻璃纤维置于放电等离子体烧结设备中,在惰性气氛的环境下进行热压烧结,接着置于含有去离子水的超声波装置中进行洗涤,进一步干燥,制得表面活化的连续玻璃纤维;热压烧结的压力为4mpa,温度为1000℃,时间为6min;超声洗涤的超声功率为120w,频率为80khz,时间为40min;干燥的温度为40℃,时间为14h;

(2)将石墨烯微片分散到二甲苯溶剂中,并超声处理1h,进一步加入低分子量环氧树脂、固化剂,搅拌均匀,制得混合液;固化剂为三乙烯四胺;混合液中,石墨烯微片6重量份、二甲苯90.8重量份、低分子量环氧树脂3重量份、固化剂0.2重量份;

(3)通过静电喷涂方式,将步骤(2)制得的混合液喷涂于步骤(1)制得的连续玻璃纤维的表面,制得石墨烯改性的连续玻璃纤维;石墨烯改性的连续玻璃纤维中,石墨烯5重量份、玻璃纤维95重量份;静电喷涂的电压为60kv,电流为12μa,流速压力为0.4mpa,雾化压力为0.3mpa,喷涂距离为15cm;

(4)将步骤(3)制得的改性的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺及编织工艺,采用喷气织机织造,并将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,接着进行烘干、切边、卷取,制得石墨烯改性的玻璃纤维平纹布;烘干的温度为180℃,时间为4h;

(5)将步骤(4)制得的石墨烯改性的玻璃纤维平纹布与超高分子量聚乙烯纤维布交替铺敷,并置于模具内,接着利用环氧树脂浸渍固化,经后处理加工,制得轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料。

测试方法:

将实施例3制得的无人机外壳材料按照gb/t1843-2008标准,制成长80mm、宽10mm、厚4mm的标准样条,采用悬臂梁冲击试验机进行测试,缺口为a型,落锤重量为5kg,冲击方式为平行冲击,测定材料的缺口冲击强度;

取任意形状实施例3制得的无人机外壳材料,制成小件样品,采用数字式固体密度测试仪xf-120s测定材料的密度。

通过上述方法测得的实施例3的无人机外壳材料的缺口冲击强度及密度如表1所示。

实施例4

制备过程为:

(1)将连续玻璃纤维置于放电等离子体烧结设备中,在惰性气氛的环境下进行热压烧结,接着置于含有去离子水的超声波装置中进行洗涤,进一步干燥,制得表面活化的连续玻璃纤维;热压烧结的压力为6mpa,温度为1170℃,时间为4min;超声洗涤的超声功率为190w,频率为130khz,时间为28min;干燥的温度为55℃,时间为11h;

(2)将石墨烯微片分散到二甲苯溶剂中,并超声处理1h,进一步加入低分子量环氧树脂、固化剂,搅拌均匀,制得混合液;固化剂为四乙烯五胺;混合液中,石墨烯微片9重量份、二甲苯85.6重量份、低分子量环氧树脂5重量份、固化剂0.4重量份;

(3)通过静电喷涂方式,将步骤(2)制得的混合液喷涂于步骤(1)制得的连续玻璃纤维的表面,制得石墨烯改性的连续玻璃纤维;石墨烯改性的连续玻璃纤维中,石墨烯17重量份、玻璃纤维83重量份;静电喷涂的电压为76kv,电流为14μa,流速压力为0.5mpa,雾化压力为0.4mpa,喷涂距离为19m;

(4)将步骤(3)制得的改性的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺及编织工艺,采用喷气织机织造,并将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,接着进行烘干、切边、卷取,制得石墨烯改性的玻璃纤维平纹布;烘干的温度为180~220℃,时间为2~4h;

(5)将步骤(4)制得的石墨烯改性的玻璃纤维平纹布与超高分子量聚乙烯纤维布交替铺敷,并置于模具内,接着利用环氧树脂浸渍固化,经后处理加工,制得轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料。

测试方法:

将实施例4制得的无人机外壳材料按照gb/t1843-2008标准,制成长80mm、宽10mm、厚4mm的标准样条,采用悬臂梁冲击试验机进行测试,缺口为a型,落锤重量为5kg,冲击方式为平行冲击,测定材料的缺口冲击强度;

取任意形状实施例4制得的无人机外壳材料,制成小件样品,采用数字式固体密度测试仪xf-120s测定材料的密度。

通过上述方法测得的实施例4的无人机外壳材料的缺口冲击强度及密度如表1所示。

实施例5

制备过程为:

(1)将连续玻璃纤维置于放电等离子体烧结设备中,在惰性气氛的环境下进行热压烧结,接着置于含有去离子水的超声波装置中进行洗涤,进一步干燥,制得表面活化的连续玻璃纤维;热压烧结的压力为6mpa,温度为1200℃,时间为4min;超声洗涤的超声功率为200w,频率为150khz,时间为20min;干燥的温度为60℃,时间为10h;

(2)将石墨烯微片分散到二甲苯溶剂中,并超声处理1h,进一步加入低分子量环氧树脂、固化剂,搅拌均匀,制得混合液;固化剂为乙二胺;混合液中,石墨烯微片10重量份、二甲苯84.6重量份、低分子量环氧树脂5重量份、固化剂0.4重量份;

(3)通过静电喷涂方式,将步骤(2)制得的混合液喷涂于步骤(1)制得的连续玻璃纤维的表面,制得石墨烯改性的连续玻璃纤维;石墨烯改性的连续玻璃纤维中,石墨烯20重量份、玻璃纤维80重量份;静电喷涂的电压为80kv,电流为15μa,流速压力为0.5mpa,雾化压力为0.4mpa,喷涂距离为20cm;

(4)将步骤(3)制得的改性的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺及编织工艺,采用喷气织机织造,并将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,接着进行烘干、切边、卷取,制得石墨烯改性的玻璃纤维平纹布;烘干的温度为220℃,时间为2h;

(5)将步骤(4)制得的石墨烯改性的玻璃纤维平纹布与超高分子量聚乙烯纤维布交替铺敷,并置于模具内,接着利用环氧树脂浸渍固化,经后处理加工,制得轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料。

测试方法:

将实施例5制得的无人机外壳材料按照gb/t1843-2008标准,制成长80mm、宽10mm、厚4mm的标准样条,采用悬臂梁冲击试验机进行测试,缺口为a型,落锤重量为5kg,冲击方式为平行冲击,测定材料的缺口冲击强度;

取任意形状实施例5制得的无人机外壳材料,制成小件样品,采用数字式固体密度测试仪xf-120s测定材料的密度。

通过上述方法测得的实施例5的无人机外壳材料的缺口冲击强度及密度如表1所示。

实施例6

制备过程为:

(1)将连续玻璃纤维置于放电等离子体烧结设备中,在惰性气氛的环境下进行热压烧结,接着置于含有去离子水的超声波装置中进行洗涤,进一步干燥,制得表面活化的连续玻璃纤维;热压烧结的压力为5mpa,温度为1100℃,时间为5min;超声洗涤的超声功率为160w,频率为120khz,时间为30min;干燥的温度为50℃,时间为12h;

(2)将石墨烯微片分散到二甲苯溶剂中,并超声处理1h,进一步加入低分子量环氧树脂、固化剂,搅拌均匀,制得混合液;固化剂为三乙烯四胺;混合液中,石墨烯微片8重量份、二甲苯847.7重量份、低分子量环氧树脂4重量份、固化剂0.3重量份;

(3)通过静电喷涂方式,将步骤(2)制得的混合液喷涂于步骤(1)制得的连续玻璃纤维的表面,制得石墨烯改性的连续玻璃纤维;石墨烯改性的连续玻璃纤维中,石墨烯12重量份、玻璃纤维88重量份;静电喷涂的电压为70kv,电流为14μa,流速压力为0.4mpa,雾化压力为0.4mpa,喷涂距离为18cm;

(4)将步骤(3)制得的改性的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺及编织工艺,采用喷气织机织造,并将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,接着进行烘干、切边、卷取,制得石墨烯改性的玻璃纤维平纹布;烘干的温度为200℃,时间为3h;

(5)将步骤(4)制得的石墨烯改性的玻璃纤维平纹布与超高分子量聚乙烯纤维布交替铺敷,并置于模具内,接着利用环氧树脂浸渍固化,经后处理加工,制得轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料。

测试方法:

将实施例6制得的无人机外壳材料按照gb/t1843-2008标准,制成长80mm、宽10mm、厚4mm的标准样条,采用悬臂梁冲击试验机进行测试,缺口为a型,落锤重量为5kg,冲击方式为平行冲击,测定材料的缺口冲击强度;

取任意形状实施例6制得的无人机外壳材料,制成小件样品,采用数字式固体密度测试仪xf-120s测定材料的密度。

通过上述方法测得的实施例6的无人机外壳材料的缺口冲击强度及密度如表1所示。

对比例1

制备过程为:

(1)将连续玻璃纤维置于放电等离子体烧结设备中,在惰性气氛的环境下进行热压烧结,接着置于含有去离子水的超声波装置中进行洗涤,进一步干燥,制得表面活化的连续玻璃纤维;热压烧结的压力为5mpa,温度为1100℃,时间为5min;超声洗涤的超声功率为160w,频率为120khz,时间为30min;干燥的温度为50℃,时间为12h;

(2)将步骤(1)制得的表面活化的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺及编织工艺,采用喷气织机织造,并将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,接着进行烘干、切边、卷取,制得玻璃纤维平纹布;烘干的温度为200℃,时间为3h;

(3)将步骤(2)制得的玻璃纤维平纹布与超高分子量聚乙烯纤维布交替铺敷,并置于模具内,接着利用环氧树脂浸渍固化,经后处理加工,制得轻质无人机外壳石墨烯纤维复合材料。

测试方法:

将对比例1制得的无人机外壳材料按照gb/t1843-2008标准,制成长80mm、宽10mm、厚4mm的标准样条,采用悬臂梁冲击试验机进行测试,缺口为a型,落锤重量为5kg,冲击方式为平行冲击,测定材料的缺口冲击强度;

取任意形状对比例1制得的无人机外壳材料,制成小件样品,采用数字式固体密度测试仪xf-120s测定材料的密度。

对比例1未使用石墨烯对连续玻璃纤维进行改性,其他与实施例6一致,制得的无人机外壳材料的缺口冲击强度及密度如表1所示。

对比例2

制备过程为:

(1)将连续玻璃纤维置于放电等离子体烧结设备中,在惰性气氛的环境下进行热压烧结,接着置于含有去离子水的超声波装置中进行洗涤,进一步干燥,制得表面活化的连续玻璃纤维;热压烧结的压力为5mpa,温度为1100℃,时间为5min;超声洗涤的超声功率为160w,频率为120khz,时间为30min;干燥的温度为50℃,时间为12h;

(2)将石墨烯微片分散到二甲苯溶剂中,并超声处理1h,进一步加入低分子量环氧树脂、固化剂,搅拌均匀,制得混合液;固化剂为三乙烯四胺;混合液中,石墨烯微片8重量份、二甲苯847.7重量份、低分子量环氧树脂4重量份、固化剂0.3重量份;

(3)通过静电喷涂方式,将步骤(2)制得的混合液喷涂于步骤(1)制得的连续玻璃纤维的表面,制得石墨烯改性的连续玻璃纤维;石墨烯改性的连续玻璃纤维中,石墨烯12重量份、玻璃纤维88重量份;静电喷涂的电压为70kv,电流为14μa,流速压力为0.4mpa,雾化压力为0.4mpa,喷涂距离为18cm;

(4)将步骤(3)制得的改性的连续玻璃纤维依次放在整经纱架上,通过浆纱工艺及编织工艺,采用喷气织机织造,并将浆好的经轴按平纹组织依次穿综、插筘、上轴、织布,接着进行烘干、切边、卷取,制得石墨烯改性的玻璃纤维平纹布;并置于模具内,接着利用环氧树脂浸渍固化,经后处理加工,制得无人机外壳;烘干的温度为200℃,时间为3h;

测试方法:

将对比例2制得的无人机外壳材料按照gb/t1843-2008标准,制成长80mm、宽10mm、厚4mm的标准样条,采用悬臂梁冲击试验机进行测试,缺口为a型,落锤重量为5kg,冲击方式为平行冲击,测定材料的缺口冲击强度;

取任意形状对比例2制得的无人机外壳材料,制成小件样品,采用数字式固体密度测试仪xf-120s测定材料的密度。

对比例2未使用超高分子量聚乙烯纤维布进行交替铺敷,其他与实施例6一致,制得的无人机外壳材料的缺口冲击强度及密度如表1所示。

表1:

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