[发明专利]一种玄武岩纤维螺旋桨的设计与加工工艺

说明书

本发明提供一种玄武岩纤维螺旋桨的设计与加工工艺，涉及复合材料领域。该玄武岩纤维螺旋桨，包括以下重量份成分组成：玄武岩纤维100份，环氧树脂30～50份，改性剂10～30份，偶联剂2～3份，固化剂10～20份，抗氧化剂0.05～0.1份，增韧剂0.1～0.2份，以及玄武岩纤维螺旋桨的加工工艺，包括以下制作工艺：S1玄武岩纤维布剪裁浸泡，S2制备粘稠胶液，S3制备混合粘稠胶液，S4形成预浸料，S5模压或热压罐成型固化。通过如发明重量份成分组成以及加工工艺的使用，使螺旋桨重量轻、强度高、韧性强、价格低且具有耐紫外照射、耐老化性能。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体为一种玄武岩纤维螺旋桨的设计与加工工艺。

背景技术

螺旋桨作为中小型无人机的重要动力器件之一。螺旋桨的性能直接决定无人机的性能，螺旋桨的效率与无人机的航时与航程紧密相关。传统的无人机螺旋桨常用木质或塑料材质。木质螺旋桨具有重量轻、易加工、成本低、使用方便等优点，但是容易被刮伤，且抗雨雪能力差，耐气候变化能力差，效率较低。塑料螺旋桨易于加工，成本低，加工精度高，重量轻，但是强度低，易断桨。随着科技的发展，无人机螺旋桨飞行的需求，玻璃纤维和碳纤维制作螺旋桨进入市场。玻璃纤维具有重量轻、抗张强度高、耐摩擦的优点，但是性脆和耐摩擦性差。碳纤维环氧树脂增强复合材料是目前最先进的高性能复合材料之一，具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀、热力学性能优良等特点。将碳纤维环氧树脂复合材料应用在无人机上，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能。然而，碳纤维环氧树脂复合材料的价格高昂，大大提高了无人机螺旋桨的制造成本，且螺旋桨的抗紫外、耐老化性能较低，限制了碳纤维无人机螺旋桨的大量使用。

连续玄武岩纤维是以天然玄武岩矿石单组分矿物为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450-1500℃熔融后，采用熔融纺丝方法通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。玄武岩纤维在耐高温性、化学稳定性、耐腐蚀性、导热性、电绝缘线、抗摩擦性等许多技术指标方面优于玻璃纤维，在部分技术上可替代昂贵的碳纤维，并且不产生与石棉相关的环境问题。所以玄武岩纤维是一种原料成本低、能耗少、生产过程清洁的生态环保材料，在未来国民经济的各个领域中将发挥越来越大的作用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种玄武岩纤维螺旋桨的设计与加工工艺，解决了现有中小型无人机螺旋桨使用木质、塑料、玻璃纤维和碳纤维环氧树脂增强复合材料产生的各种缺陷影响旋桨使用的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种玄武岩纤维螺旋桨，包括以下重量份成分组成：玄武岩纤维100份，环氧树脂30～50份，改性剂10～30份，偶联剂2～3份，固化剂10～20份，抗氧化剂0.05～0.1份，增韧剂0.1～0.2份。

优选的，所述改性剂为环氧封端有机硅氧烷。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

优选的，所述玄武岩纤维螺旋桨的成型工艺为模压成型工艺。

优选的，所述玄武岩纤维螺旋桨的成型工艺为工艺。

一种玄武岩纤维螺旋桨的加工工艺，包括以下制作工艺：

S1：按照螺旋桨尺寸裁剪玄武岩纤维布，并称重,称量所需偶联剂后，加入丙酮稀释，然后将玄武岩纤维布浸泡4～6h，取出后晾干；

S2：将有机硅氧烷改性剂和环氧树脂混合，在20～60℃下搅拌均匀，得到粘稠胶液；

S3：向粘稠胶液中，依次加入固化剂、抗氧化剂、增韧剂，混合均匀，静置脱泡，得到混合粘稠胶液；

S4：将混合粘稠胶液涂于玄武岩纤维布上，形成预浸料；