一种太阳能无人机机翼蒙皮材料及其制备方法与流程

文档序号:13293697阅读:1082来源:国知局

本发明涉及一种涂覆材料,特别是一种飞行器机翼蒙皮材料及其制备方法。



背景技术:

太阳能无人机是以太阳光辐射能为能源的高空长航时无人机,具有巡航时间长、飞行高度高、成本低、清洁无污染等特点,而且可以灵活执行各项任务,目前各国将其作为临近空间飞行器的研究热点。

由于高空长航时无人机对材料有结构轻、高使用寿命等要求,以及太阳能无人机大展弦比、大翼展的特点,采用先进复合材料进行飞机结构设计是必然选择。对于大展弦比、大翼展的无人机,控制机翼的重量是减轻无人机的重量,增加其有效载荷的关键,因此,机翼蒙皮材料面密度的降低是减轻机翼整体重量的最重要手段。太阳能无人机在爬升和降落过程中会遇到低空复杂的气流环境,在临近空间飞行过程中还会遇到较强的紫外线、臭氧、放射性微粒、悬浮颗粒、宇宙射线等严酷的环境条件要求机翼蒙皮材料必须有优异的力学强度、耐摩擦性和耐候性能。

目前报道太阳能无人机机翼蒙皮材料主要采用高强高模量的纤维材料或薄膜材料的复合材料。如意大利helipat太阳能无人机结构设计中机翼蒙皮材料采用了有碳纤维/环氧树脂预浸带铺层制得的碳纤维复合材料翼盒以增强机翼的弯曲刚度,机翼蒙皮材料的面密度400g/m2,面密度过大,导致其机身重量过大,有效载荷降低。英国最新的“西风”系列太阳能无人机zephyr7无人机的机身及机翼均采用超轻质碳纤维树脂基复合材料制造,蒙皮材料采用杜邦公司生产的mylar聚酯薄膜,虽然所使用的蒙皮材料具有优异的柔性和低面密度,但是抗撕裂能力和耐磨性能差,薄膜本身一旦出现损伤,破坏部位即蔓延,影响无人机的使用寿命。

中国专利cn201610286741.x中公开的太阳能无人机的机翼蒙皮材料为两层聚酯薄膜和纤维网格所形成的蜂窝夹心结构,该机翼蒙皮材料虽然具有优异的力学强度和耐候性能,但是蒙皮表面耐磨性差,在实际飞行中必然会与大气层产生摩擦造成蒙皮材料外层性能的降低,并且该机翼蒙皮材料的面密度较高(大于50g/m2),增加了无人机的整体重量,减少了其有效载荷。

综上所述,目前太阳能无人机机翼蒙皮材料面临的主要问题是:保证和提高机翼蒙皮材料具有优异的力学强度,同时满足蒙皮材料柔性化、低面密度的趋势,而且还有兼顾机翼蒙皮材料的耐候性能和耐磨性能,以保证无人机的长航时飞行。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种新型太阳能无人机机翼蒙皮材料。该蒙皮材料具有较低的面密度,优异的耐磨性、耐候性和柔韧性。

本发明的技术方案为:

一种太阳能无人机机翼蒙皮材料,所述蒙皮材料由上至下依次为第一耐磨层、基膜层、粘合剂层、纤维支撑层和第二耐磨层,所述第一耐磨层和第二耐磨层为由涂布液经涂布、干燥、固化形成的涂层。

一种优选方案,所述涂布液的组成及质量份数为:

丙烯酸酯类化合物10-60;含有羟基或氨基的低聚物30~80;光引发剂0.04~11.2;偶联剂0.2~4.2;抗静电剂0.04~4.2;不导电的无机纳米颗粒0.4~42;抗氧化剂0.04~1.12;紫外吸收剂0.08~4.2。

一种优选方案,所述纤维支撑层为玻璃纤维、vectran纤维、碳纤维、kevlar纤维、尼龙纤维、聚酰亚胺纤维、pbo纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种。

一种优选方案,所述纤维支撑层为纤维网格结构,面密度为1~15g/m2;所述基膜层为5~25μm厚的塑料薄膜;粘合剂层为2~10μm厚的层,第一耐磨层和第二耐磨层总厚度为1~10μm厚的涂层。

一种优选方案,所述丙烯酸酯类化合物为甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酰胺、二甲基丙烯酸-1,6-己二醇酯、二丙烯酸-1,6-己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸对新戊二醇酯、三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基戊烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种。

一种优选方案,所述含有羟基或氨基的低聚物为聚氨酯丙烯酸、胺基乙酸丙烯酸酯类、环氧丙烯酸酯类、硅酮丙烯酸脂类、多元醇丙烯酸酯类中的一种或几种。

一种优选方案,所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(tpo)、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(bdmk)、2-异丙基硫杂蒽酮(itx)、2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮、安息香双甲醚、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中一种或几种。

一种优选方案,所述偶联剂为四乙氧基硅烷(teos)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(kh560)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(kh570)、乙烯基三乙氧基硅烷(a151)、乙烯基三甲氧基硅烷(a171)中的一种或几种。

一种优选方案,所述抗静电剂是由导电聚合物和导电纳米粒子组成的复配型抗静电剂,导电聚合物和导电纳米粒子的质量比为1/1~5/1,导电聚合物为聚苯胺、噻吩类聚合物、全氟代烷基磺酸类聚合物中一种或几种,导电纳米粒子为掺锡氧化铟(ito)、掺锑氧化锡(ato)、碳纳米管、石墨烯、纳米银中的一种或几种。

一种太阳能无人机机翼蒙皮材料的制备方法,制备按如下步骤进行:

a.在基膜层的一侧表面涂布粘合剂层,干燥,将粘合剂层与纤维支撑层进行复合,得到半成品f1;

b.将得到的半成品f1通过浸涂的方式同时涂布第一耐磨层和第二耐磨层,干燥,得到太阳能无人机机翼蒙皮材料。

有益效果:

1、本发明的蒙皮材料明显区别于现有技术,采用上下两层耐磨层的五层结构,两层耐磨层通过涂层实现,不需要额外使用粘合剂层进行复合,减少了蒙皮材料的层间结构,减薄了蒙皮材料的厚度,在保证蒙皮材料柔性、抗撕裂性能的前提下,有效降低了面密度,本发明中的蒙皮材料面密度≤45g/m2,拉伸强度为≥55n/cm,撕裂强度为≥80n。同时,提高了蒙皮材料的耐磨性能,并且耐磨层经老化后仍能保持良好的耐磨性能。

2、本发明的蒙皮材料的两个耐磨层均为紫外光固化的涂层,两层耐磨层的加入不仅提高了机翼蒙皮材料的耐磨性能,同时第二耐磨层还可以起到很好的对纤维支撑层的保护和固定,从而提高了蒙皮材料的力学强度。

3、本发明的耐磨涂层通过耐磨涂布液配方设计,提高了蒙皮材料的耐候性、抗静电性、耐紫外和抗氧化性能等综合性能,保证了使用寿命。

4、本发明通过控制各层之间的厚度和材料种类,保证了蒙皮材料的抗撕裂能、耐磨和面密度,从而能够提高无人机的有效载荷和使用寿命。

5、本发明中的耐磨层通过浸涂工艺制备,两个耐磨层可以在蒙皮材料的上下两个表面同时涂布,同时进行紫外光固化,工艺简单。

附图说明

图1为本发明太阳能无人机机翼蒙皮材料结构。

图中各标号分别表示为:1-第一耐磨层;2-基膜层;3-粘合剂层;4-纤维支撑层;5-第二耐磨层。

具体实施方式

本发明提出的一种太阳能无人机机翼蒙皮材料,结构如图1所示,该蒙皮材料由上至下依次包括第一耐磨层1、基膜层2、粘合剂层3、纤维支撑层4、第二耐磨层5;所述第一耐磨层1和第二耐磨层5为由涂布液涂布干燥固化形成的涂层。涂布方式可以是凹版涂布、浸涂、喷涂等,优选浸涂。

本发明纤维支撑层为纤维网格结构,面密度为1~15g/m2;所述基膜层为5~25μm厚的塑料薄膜;粘合剂层为2~10μm厚的层,第一耐磨层和第二耐磨层总厚度为1~10μm厚的涂层,通过设计,得到的机翼蒙皮材料具有较低的面密度,并且兼具较高的拉伸强度、抗撕裂强度和耐磨性。本发明的蒙皮材料面密度≤45g/m2,拉伸强度为≥55n/cm,撕裂强度为≥80n。

本发明的第一耐层1和第二耐磨层5所使用的耐磨层的涂布液是丙烯酸酯类改性耐磨涂布液。所述涂布液不仅具有优异的耐磨性能,还具有优异的抗静电性、耐紫外和抗氧化性能,大大提高了蒙皮材料的综合性能,所述蒙皮材料的耐磨层的涂布液的组成及质量份数:

丙烯酸酯类化合物10-60;含有羟基或氨基的低聚物30~80;光引发剂0.04~11.2;偶联剂0.2~4.2;抗静电剂0.04~4.2;不导电的无机纳米颗粒0.4~42;抗氧化剂0.04~1.12;紫外吸收剂0.08~4.2。

在室温、没有紫外光和日光照射、空气相对湿度小于60%的条件下,将上述各组分加入混合容器中充分搅拌,过滤除去杂质即得到涂布液;所述涂布液可以根据耐磨层厚度的要求进行稀释得到所需固含量,所用溶剂为常用的酯类和酮类试剂包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酮、丁酮、环己酮的一种或几种,涂布液的固含量优选10%~50%,更优选20%~40%。

本发明的耐磨层的涂布液主要组分为丙烯酸脂类化合物和含羟基或氨基的低聚物,含羟基或氨基的低聚物作为涂布液的反应性聚合物,在光引发剂作用下与丙烯酸脂类化合物发生自由基的聚合和加成反应,从而得到具有优异耐磨性能的涂层。通过对丙烯酸脂类化合物和含羟基或氨基的低聚物添加量的调节可以有效控制二者之间的反应程度,使得耐磨层具有优异的耐磨性能和耐候性能。

所述丙烯酸酯类化合物包括甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酰胺、二甲基丙烯酸-1,6-己二醇酯、二丙烯酸-1,6-己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸对新戊二醇酯、三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基戊烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种;丙烯酸酯类化合物的质量份数优选10~60,更优选20~50,加入量过低则与羟基或氨基的低聚物聚合反应程度过低影响涂层的耐磨性能,加入量过高则与羟基或氨基的低聚物的聚合反应程度过高,涂层柔韧性变差,并且影响涂层与基膜之间的附着力。

所述含有羟基或氨基的低聚物包括聚氨酯丙烯酸、胺基乙酸丙烯酸酯类、环氧丙烯酸酯类、硅酮丙烯酸脂类、多元醇丙烯酸酯类中的一种或几种;低聚物的质量份数优选30~80,更优选40~75,低聚物的加入量过少则与丙烯酸酯类化合物的聚合反应程度过低影响涂层的耐磨性能,加入量过高则与丙烯酸脂类化合物聚合反应程度过高则涂层柔韧性变差,并且影响涂层与基膜之间的附着力。

所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(tpo)、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(bdmk)、2-异丙基硫杂蒽酮(itx)、2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮、安息香双甲醚、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的一种或几种;光引发剂的质量份数优选0.04~11.2,更优选0.1~8.5,加入量过少则会造成涂层的固化时间长和涂层耐磨性能降低,加入量过多则会使涂布液的稳定性降低。

本发明的耐磨层的涂布液中加入偶联剂一方面可以促进丙烯酸脂类化合物与含羟基或氨基低聚物之间的聚合反应,提高涂层的耐磨性能和附着力;另一方面可以改善无机纳米粒子之间的润湿性能,减少无机纳米粒子之间的团聚现象,促进无机纳米粒子在涂布液中的分散性和相容性。

所述偶联剂包括四乙氧基硅烷(teos)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(kh560)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(kh570)、乙烯基三乙氧基硅烷(a151)、乙烯基三甲氧基硅烷(a171)中的一种或几种,偶联剂的质量份数优选0.2~4.2,更优选0.3~3.5,加入量的过多或过少均会影响耐磨层的耐磨性能和涂布液的稳定性。

本发明的耐磨层的涂布液中加入抗静电剂可以保证耐磨层的表面电阻<1010ω,减少蒙皮材料在使用过程中与空气摩擦产生的静电以及高纬度地区由于磁场亚爆产生的充放电效应。所用的抗静电剂是由导电聚合物和导电纳米粒子组成复配型抗静电剂,具有添加量小、效能高的特点。因为复配型抗静电剂中的导电聚合物倾向于分布耐磨层的表层和底层,而导电纳米粒子则更倾向于分布耐磨层的中部,这样使耐磨层具有更佳的抗静电效果。但是导电聚合物与导电纳米粒子之间容易出现团聚,所以需要控制好二者的加入比例,在保证最佳的抗静电效果同时兼顾耐磨层的涂布液的稳定性。

所述导电聚合物包括聚苯胺、噻吩类聚合物、全氟代烷基磺酸类聚合物中一种或几种,导电纳米粒子包括掺锡氧化铟(ito)、掺锑氧化锡(ato)、碳纳米管、石墨烯、纳米银中的一种或几种,粒径为5~50nm;导电聚合物和导电纳米粒子的质量比优选1/1~5/1,可以保证最优的抗静电效果同时涂布液的稳定。所述复配型抗静电剂质量份数优选0.04~4.2,更优选1.5~3.5。复配型抗静电剂添加量过低则抗静电性能较差,添加量过高则造成涂布稳定性降低,同时也不经济。

本发明的耐磨层的涂布液中加入的不导电无机纳米颗粒一方面是利用无机材料的硬度高耐磨性好的特点,另一方面是选用的无机纳米颗粒具有高比表面积、高比表面能的特性,便于在涂布液中进行分散,从而进一步增强了耐磨层耐磨性能和耐候性能。

所述不导电无机纳米颗粒包括氧化硅、氧化铝、硫酸钡、二氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或几种,粒径为5-50nm,不导电无机纳米颗粒质量份数优选0.4~42,更优选0.8~30。不导电无机纳米颗粒添加量过少则起不到增强耐磨层的耐磨性能的作用,添加量过多则影响涂布液的稳定性,同时也不经济。

本发明的耐磨层的涂布液中加入紫外吸收剂和抗氧化剂,是为了进一步提高耐磨层的耐候性能,由于蒙皮材料所处平流层具有较强紫外辐射和臭氧环境,要求蒙皮材料必须具备耐紫外和抗氧化的性能,才能保证太阳能无人机的长航时飞行任务,所以在耐磨涂布液中紫外吸收剂和抗氧化剂的引入可以进一步提高蒙皮材料的耐紫外和抗氧化的性能。

所述紫外吸收剂包括二苯酮类化合物、肉桂酸类化合物、苯并三唑类化合物、水杨酸酯类化合物中的一种或几种,紫外吸收剂的质量份数优选0.08~4.2,更优选1.2~3.5;所述抗氧化剂包括二叔丁基羟基甲苯(bht)、叔丁基羟基茴香醚(bha)、叔丁基对苯二酚(tbhq)中的一种或几种,抗氧化剂的质量份数优选0.04~1.12,更优选0.30~1.0。紫外吸收剂和抗氧化剂添加量过少则耐磨层的紫外和抗氧化性能差,添加量过高则会影响涂布液的稳定性能,同时也不经济。

本发明的蒙皮材料在上下两个表面同时引入耐磨层,两层耐磨层的加入不仅提高了蒙皮材料的耐磨性能,增强了蒙皮材料的耐候性能和抗静电性能,同时第二耐磨层还可以起到很好的对纤维支撑层的保护和固定,从而提高了蒙皮材的力学强度。

所述第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度优选1~10μm,更优选3~7μm;涂层过薄则起不到耐磨作用,涂层过厚则降低了蒙皮材料的柔韧性,增加了蒙皮材料的面密度,也不经济。第一耐磨层和第二耐磨层的涂布方式可以是凹版涂布、浸涂、喷涂等,更优选浸涂。

本发明纤维支撑层优选玻璃纤维、聚芳酯纤维、碳纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚酰亚胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种。为了保证蒙皮材料强度要求,网格纤维的几何形状可为四边形、三角形、五边形、六边形,其中优选四边形,将纤维材料加工编织成边长为3~25mm,面密度控制在1~15g/m2。网格纤维重量过低,强度不够,若重量过高,则增加蒙皮材料面密度。

本发明基膜可选用普通的塑料薄膜,具体包括pet薄膜、pbt薄膜、pen薄膜、pi薄膜、乙烯-四氟乙烯共聚物膜,聚偏氟乙烯膜,聚氟乙烯膜,聚三氟氯乙烯膜中的一种,优选pet薄膜、pi薄膜、pen薄膜;基膜的厚度为5~25μm,若过厚,则增加蒙皮材料的面密度,影响太阳能无人机有效载荷;若过薄,则影响蒙皮材料强度性能。

本发明粘合剂层可以选用具有粘结性强和蠕变性优良的聚氨酯类、聚酯类及丙烯酸酯类粘合剂,优选聚氨酯类粘合剂。粘合剂层的厚度控制在2~10μm,厚度过薄粘结力差,厚度过厚会增加蒙皮材料面密度。

下面结合一下实施例对本发明做出进一步说明。

实施例1

耐磨层的涂布液的制备:

在室温、没有紫外光和日光照射、空气相对湿度小于60%的条件下,将各组分添加容器中混合搅拌15min,得到115g原液,然后加入丁酮1035g,得到固含量为10%的耐磨涂布液a1。

蒙皮材料的制备:

12μmpet基材的一侧涂布4μm厚的聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度15g/m2,边长为3mm×3mm的vectran网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂到上述耐磨涂布液a1中,涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为1μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。性能测试,测试结果见下表1、2。

实施例2

耐磨层的涂布液的制备:

各组分种类和添加比例同实施例1,配制230g原液,然后加入乙酸丁酯525.7g,丁酮394.3g的溶剂,得到固含量20%的耐磨涂布液a2。

蒙皮材料的制备:

12μmpet基材的一侧涂布4μm厚的聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度15g/m2,边长为3mm×3mm的vectran网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂到上述耐磨涂布液a2中,涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为3μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。性能测试,测试结果见下表1、2。

实施例3

耐磨层的涂布液的制备:

各组分种类和添加比例同实施例1得到287.5g原液,然后加入乙酸丁酯479.1g,丁酮383.4g的溶剂,得到固含量25%的耐磨涂布液a3。

蒙皮材料的制备:

12μmpet基材的一侧涂布4μm厚的聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度15g/m2,边长为3mm×3mm的vectran网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂到上述耐磨涂布液a3中,涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为4μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。性能测试,测试结果见下表1、2。

实施例4

耐磨层的涂布液的制备:

各组分种类和添加比例同实施例1得到345g原液,然后加入乙酸丁酯447.2g,丁酮357.8g的溶剂,得到固含量30%的耐磨涂布液a4。

蒙皮材料的制备:

12μmpet基材的一侧涂布4μm厚的聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度15g/m2,边长为3mm×3mm的vectran网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂到上述耐磨涂布液a4中,涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为5μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。性能测试,测试结果见下表1、2。

实施例5

耐磨层的涂布液的制备:

各组分种类和添加比例同实施例1得到287.5g原液,然后加入乙酸丁酯690g,溶剂,得到固含量40%的耐磨涂布液a4。

蒙皮材料的制备:

12μmpet基材的一侧涂布4μm厚的聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度15g/m2,边长为3mm×3mm的vectran网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂到上述耐磨涂布液a4中,涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为7μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。性能测试,测试结果见下表1、2。

实施例6

耐磨层的涂布液的制备:

各组分种类和添加比例同实施例1得到575g原液,然后加入乙酸丁酯575g,丁,得到固含量50%的耐磨涂布液a5。

蒙皮材料的制备:

12μmpet基材的一侧涂布4μm厚的聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度15g/m2,边长为3mm×3mm的vectran网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂到上述耐磨涂布液a5中,涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为10μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。性能测试,测试结果见下表1、2。

实施例7

耐磨层的涂布液的制备方法同实施例3。

蒙皮材料的制备:

12μmpi基材2涂布5μm厚聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度12.5g/m2,边长为5mm×5mm的玻璃网格纤维的纤维支撑层4复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂到上述耐磨涂布液a3中,涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为4μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。测试性能,测试结果见下表1、2。

实施例8

耐磨层的涂布液的制备方法同实施例3。

蒙皮材料的制备:

9μmpet基材涂布6μm厚聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度15g/m2,边长为3mm×3mm的vectran网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1

将复合的半成品f1浸涂到上述的耐磨涂布液a3中,涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为4μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。测试性能,测试结果见下表1、2。

实施例9

耐磨层的涂布液的制备方法同实施例2。

蒙皮材来的制备:

9μmpen基材涂布6μm厚的聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度8g/m2,边长为10mm×10mm的kevlar网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂到上述耐磨涂布液a2中涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为3μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。测试性能,测试结果见下表1、2。

实施例10

耐磨层的涂布液的制备方法同实施例2

蒙皮材料的制备:

25μmpet基材2涂布2μm厚聚氨酯粘合剂层3,干燥后,与面密度1.5g/m2,边长为25mm×25mm的超高分子量聚乙烯纤维网格的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂上述耐磨涂布液a2中涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为3μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。测试性能,测试结果见下表1、2。

实施例11

耐磨层的涂布液的制备方法同实施例5

蒙皮材料的制备

6μmpet基材涂布6μm厚聚氨酯粘合剂层,干燥后,与15g/m2,边长为3mm×3mm的vectran网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合的半成品f1浸涂上述耐磨涂布液中涂布第一耐磨涂层和第二耐磨涂层,紫外光固化,第一耐磨层和第二耐磨层的总厚度为7μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。测试性能,测试结果见下表1、2。

对比例1

12μmpet基材涂布4μm厚聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度10.5g/m2,边长为5mm×5mm的vectran网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

将复合得到的半成品f1的基膜表面使用上述耐磨涂布液a2,通过凹版涂布第一耐磨层,紫外光固化,耐磨层厚度为2μm,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。测试性能,测试结果见下表1、2。

对比例2

12μmpi基材涂布6μm厚聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度12.5g/m2,边长为5mm×5mm的玻璃网格纤维的纤维支撑层复合得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。测试性能,测试结果见下表1、2。

对比例3

12μmpet基材2涂布3μm厚聚氨酯粘合剂层,干燥后,与面密度12.5g/m2,边长为5mm×5mm的玻璃网格纤维的纤维支撑层复合得到半成品f1。

12μmpet基材面涂布3μm厚聚氨酯粘合剂,与半成品f1的纤维支撑层表面复合,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。测试性能,测试结果见下表1、2。对比例4

12μmpi基材涂布4μm厚的聚氨酯粘合剂层,与12μmpet复合,得到蒙皮材料。

将蒙皮材料在55℃条件下熟化60h。测试性能,测试结果见下表1、2。

表1蒙皮材料的性能测试结果汇总

a耐磨层测试面均为第一耐磨层。

表2蒙皮材料紫外辐射老化后性能测试结果汇总

a耐磨层测试面均为第一耐磨层。

如表1、2所示,实施例1~11中性能测试结果表明,使用本发明丙烯酸酯改性的耐磨涂布液后,蒙皮材料的耐磨性能、抗静电性能和耐紫外辐射性能均得到了明显改善,且具有较低的面密度,适宜作为太阳能无人机的机翼蒙皮材料。对比例1中机翼蒙皮材料只有第一耐磨层,未在纤维支撑层增加第二耐磨层,其耐紫外辐照后拉伸强度降低明显;对比例2~4中蒙皮材料未添加耐磨层,其耐磨性能和耐紫外辐照性能均较差;对比例4中未加入纤维支撑层,蒙皮材料的抗撕裂能力明显较差。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化;凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

上述实施和对比例中制备的机翼蒙皮材料性能的检测方法:

1、蒙皮材料面密度的测试

面密度测试依据gb/t4669-2008《纺织品机织物单位长度质量和单位面积质量的测定》。

2、蒙皮材料耐磨性能的测试

用0000号钢丝绒,100g/m2作用力于耐磨层的表面来回摩擦,观察耐磨层表面划痕的情况,以不出现划痕的最大摩擦次数标示,依据标准为hg/t4303-2012《表面硬化聚酯薄膜耐磨性能测试方法》。

3、蒙皮材料拉伸强度的测试

拉伸强度测试依据gb/t1040.4-2006《塑料拉伸性能的测定第4部分:各向同性和正交各向异性纤维增强复合材料的试验条件》(拉伸强度测试速度:50mm/min)。

4、蒙皮材料撕裂强度的测试

撕裂强度测试依据hgt2581.1-2009《橡胶或塑料涂布织物耐撕裂性能的测定第1部分:恒速撕裂法》。

5、蒙皮材料耐紫外老化试验

将制备的机翼蒙皮材料裁成a4大小样片,在uv老化箱中设置紫外辐照能量76mj/cm2,持续辐照时间8h,取出后进行相关性能的测试。

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