[发明专利]一种轻质无人机壳体用预浸料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预浸料及其制备方法，具体涉及一种无人机壳体用预浸料及其制备方法。

背景技术

无人机壳体作为机体平台要具有以下特点：结构重量轻、成本低、长储存寿命等特点。无人机对减重要求较高，只有将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、补偿隐身带来的增重，满足轻结构、长航时、高隐身、高机动等技术要求。据统计目前世界上各种先进的无人机复合材料的用量一般占机体结构总重的60-80%，有些并是全复合材料飞机。复合材料的应用对于无人机壳体具有以下意义：（1）利用先进复合材料高比强度、高比刚度的特性实现减重，（2）复合材料在设计和制造技术便于大面积整体成形，可以实现高度翼身融合的飞翼式总体布局。

目前用于制备复合材料无人机壳体的方法主要是湿法手糊工艺和预浸料铺放工艺，其中预浸料铺放成型工艺具有质量均匀、树脂含量可控、质量轻等特点，因此是制备高性能复合材料无人机壳体的主要方法。目前没有专门用于轻质无人机壳体的预浸料，而普通的预浸料固化温度高（一般在120℃左右），而且需要热压罐等高压成型工艺，制造成本高，并且固化后复合材料密度较大，如碳纤维/环氧树脂基复合材料的密度在1.6g/cm³，未能充分达到降低无人机壳体制造成本和充分减重的目的。

发明内容

为了解决现有用于无人机壳体的预浸料固化温度高、需要高压成型、密度大的的问题，本发明提供了一种轻质无人机壳体用预浸料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种轻质无人机壳体用预浸料，以环氧树脂为基体材料，由环氧树脂体系浸透增强材料而成，所述环氧树脂体系按照质量百分比由30~80%的环氧树脂混合物、1~20%的纳米粒子、1~10%的空心微球和5~40%的固化剂体系混合物组成，其中：环氧树脂混合物按质量百分比由20~60%的固态或半固态环氧树脂和40~80%液态环氧树脂混合而成，固化剂体系混合物是按质量百分比由40~90%的固化剂和10~60%的促进剂混合而成。

一种上述轻质无人机壳体用预浸料的制备方法，其具体步骤如下：

一、将环氧树脂混合物在干燥的容器内加热到50~130℃，恒温0.5~2小时，得熔融的环氧树脂，向其中加入纳米粒子和空心微球，在容器内以2000~5000转/min的转速搅拌，并在50~140℃下恒温0.1~3小时得到环氧树脂预聚物；

二、将固化剂在干燥的容器内加热到50~100℃，恒温5~20小时，向其中加入促进剂，在容器内以1700~3000转/min的转速进行搅拌0.5~2h，得到固化剂体系混合物；

三、将步骤一中的环氧树脂预聚物和步骤二中的固化剂体系混合物加入到干燥的容器内，混合均匀得到预浸料树脂基体；

四、将步骤三中得到的预浸料树脂基体在40~100℃的条件下恒温聚合10~200分钟；

五、以聚合的环氧树脂体系为基体材料与增强材料用热熔法制备预浸料。

本发明的优点如下：

1、此预浸料可以在60℃固化、适用于低压成型工艺，如真空袋成型工艺等，固化后的预浸料具有密度小、强度高、介电性能优异，适用于制备轻质、高强，尤其是具有透波要求的无人机壳体。

2、此方法具有工艺简单、生产能力高等特点，具有重要的实际应用价值。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：一种轻质、可60℃固化环氧树脂预浸料由轻质、可60℃固化环氧树脂体系浸透增强材料而成，其中：轻质、可60℃固化环氧树脂按照质量百分比由30~80%的环氧树脂混合物、1~20%的纳米粒子、1~10%的空心微球和5~40%的固化剂体系混合物组成，其中：环氧树脂混合物按质量百分比由20~60%的固态或半固态环氧树脂和40~80%液态环氧树脂混合而成，固化剂体系混合物按质量百分比由40~90%的固化剂和10~60%的促进剂混合而成。

本实施方式设计的预浸料的最低固化温度为60℃，较低的固化温度可以降低复合材料产品的制造成本，提高产品尺寸稳定性；此预浸料适用于真空成型等低压成型工艺；此类预浸料制备的复合材料密度低于1.3g/cm³。