[发明专利]轻质民用无人机用碳纤维预浸料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料领域，具体涉及轻质民用无人机用碳纤维预浸料的制备方法。

背景技术

民用无人机具有气候追踪、灾害监控与控制、目标指示以及消防灭火等功能，其技术发展情况成为近些年国际无人机飞行器领域的热点问题。轻质小型、高空长航和安全可靠等方面是民用无人机的显著特点。轻质小型，即质量小、体积小、进而使其在相同动力系统条件下，有限的机身空间可以携带更多的机载设备和能源。考虑到无人机的机身重量占起飞总重量的三分之一，而对机身的的任何减重途径都会直接转化成增加传感器或有效载荷，并增加无人机的续航时间和飞行高度。而民用无人机的轻质技术则可以通过选择合适的轻质机身材料和无人机制造工艺两方面来实现。

碳纤维是含碳量在90％以上，同时具有碳素材料的结构特性和纤维材料的形态特征的一种高性能纤维，主要有PAN(聚丙烯腈基)碳纤维、沥青碳纤维和人造丝碳纤维三类。碳纤维预浸料是碳纤维/环氧树脂的复合材料，其质轻、强度高适于模压成型，特别适合作为民用无人机轻质机身的材料，但目前碳纤维预浸料的表面平整度、一致性还比较欠缺。

目前碳纤维预浸料的生产工艺。主要包括：

a)浸胶：碳纤维布在胶槽中上胶，需要胶液充分均匀地浸透碳纤维纱布，达到一定的含胶量，此过程中胶液的浓度和粘度、浸渍的时间、张力和刮胶力度都需要协调配合，有效控制。

b)烘干和卷收：浸胶完成后需要经过烘箱将其中多余物质挥发出去，卷收过程中使环氧树脂半固化，然后卷绕留存，完全固化完成碳纤维预浸料的制备。

目前工艺过程中，浸胶方式存在浸胶不均、为了尽量均匀，需要大限度搭载胶液，然后在通过刮胶将多余的胶液去除，一方面含胶量不宜控制，另一方面会产生较大浪费，另外，卷收过程中由于环氧树脂为半固化，在重力作用下，碳纤维布表面的环氧树脂会产生形变，导致含胶量不均匀，表面平整度差，最终造成强度不均的问题。

发明内容

本发明提供了一种轻质民用无人机用碳纤维预浸料的制备方法，用以解决目前工艺方法制备的碳纤维预浸料平整一致性不理想的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述一种轻质民用无人机用碳纤维预浸料的制备方法，具体过程为通过传送带传送碳纤维布，传送过程中首先在碳纤维布表面涂布上胶剂，然后传送至烘箱烘干，随后固化卷收。整个过程通过传送带传送可以有效避免因张力及重力引起的碳纤维预浸料的表面平整度差的问题。

优选地是，所述上胶剂通过设置在传送带上方的喷涂设备涂布在所述碳纤维布上表面。传统将碳纤维布浸渍在上胶剂中的方式，在浸渍过程中碳纤维布与上胶剂中溶剂大面积长时间接触，会导致碳纤维布强度下降，而喷涂方式不仅避免了上述问题，并且可以保证表面胶液均匀分布，也无需后续刮胶及胶液回收，节省了工序和原料投入。

优选地是，所述碳纤维布在涂布上胶剂经导纱机构和张力控制机构进入偶联剂喷涂器，在碳纤维布表面喷涂KH560的乙醇溶液。

优选地是，所述上胶剂包括如下按重量配比的组分:

优选地是，所述上胶剂包括如下按重量配比的组分:

优选地是，所述氧化铝粉料的粒径为10-30纳米。氧化铝微粉较环氧树脂质轻，并且氧化铝具有阻燃作用，添加适量的氧化铝微粉一方面可以进一步降低碳纤维预浸料的重量，并且可能解决碳纤维预浸料阻燃的问题。并且，采用喷涂方式在碳纤维布表面涂布，可以避免氧化铝微粉在上胶剂中团聚的问题，喷涂工艺的选择使得上胶剂中添加氧化铝微粉具有了实际应用的可能。

优选地是，所述溶剂为丙酮，所述上胶剂粘度为100-3000CPS,优选400-500CPS。

优选地是，所述固化剂为脂肪族聚氨酯。它具有优良的耐气候性能，特别是耐紫外性能，更实用于户外使用。如拜尔HDI 3390，所述促进剂选自2-乙基-4-甲基咪唑、二甲胺基甲基或苄基二甲胺。

优选地是，所述偶联剂为KH570。

优选地是，所述紫外线吸收剂选自UV-O(2，4-二羟基二苯甲酮)、UV-P(2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑)或UVP-327(2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑)。

优选地是，所述传送带的承载面设有若干凸起。上胶的纤维布在传送过程中环氧树脂还未完全固化，与传送带通过点接触而非面接触，可以有效避免传送带与环氧树脂粘连，造成表面损坏。