CN107936801A - 一种耐磨损的无人机壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐磨材料技术领域,具体涉及一种耐磨损的无人机壳体,所述无人机壳体自上至下依次包括壳体基材、底漆和耐磨涂层,所述耐磨涂层包括组份A和组份B,所述组份A由原料组合物1制成,所述原料组合物1包括:聚醚多元醇、二异氰酸酯和稀释剂;所述组份B由原料组合物2制成,所述原料组合物2包括:端氨基聚醚、氨基扩链剂、耐磨添加剂和催化剂;其中,所述耐磨添加剂包括羟基硅油、聚四氟乙烯微粉、BYK和氧化石墨烯。本发明的耐磨损的无人机壳体兼具有优异的耐磨损性能和优异的力学强度。

Description

一种耐磨损的无人机壳体
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域,具体涉及一种耐磨损的无人机壳体。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。
无人机的壳体包括机翼、尾翼及各种天线罩、护板、蒙皮等结构件,在飞行过程中由于受风阻挡严重以及酸雨等冲击,造成壳体受到磨损和锈蚀。为了减少其磨损和锈蚀,现有的方法是在采用碳纤维复合材料(CFRP)作为壳体材料,但是碳纤维复合壳体材料存在以下缺点:(1)耐磨性差。碳纤维成型后,直接用普通砂纸就可以磨下碳粉。(2)碳纤维基本上不可降解,不可重复使用。根据研究表明,碳纤维在生产过程中需要排放更多的二氧化碳,并会产生大量的废气污水,同时碳纤维的生产过程极易对工人造成各种呼吸道和皮肤危害,体系含有有机溶剂,对人体有害。(3)导电性太强。这既可以作为碳纤维复合材料的优势,也可能成为实际应用中的一个缺陷。碳纤维导电性极强,使得无人机在阴雨天气飞行时,易受到雷电击打。(4)价格成本较高。由于碳纤维复合材料(CFRP)的工艺复杂,产量有限,所以价格会比较昂贵。(5)脆性大,易断裂。这个缺点让它的机械加工很不容易。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明的目的是提供一种耐磨损的无人机壳体,它具有优异的耐磨性能和力学性能。
为了实现上述目的,本发明提供一种耐磨损的无人机壳体,所述无人机壳体自上至下依次包括壳体基材、底漆和耐磨涂层,所述耐磨涂层包括组份A和组份B,所述组份A由原料组合物1制成,所述原料组合物1包括:聚醚多元醇、二异氰酸酯和稀释剂;
所述组份B由原料组合物2制成,所述原料组合物2包括:端氨基聚醚、氨基扩链剂、耐磨添加剂和催化剂;其中,所述耐磨添加剂包括羟基硅油、聚四氟乙烯微粉、BYK和氧化石墨烯。
通过上述技术方案,本发明具有以下技术效果:
本发明的耐磨涂层中含有以羟基硅油、聚四氟乙烯微粉、BYK和氧化石墨烯为主要成分的耐磨添加剂,通过组份间的配合使用,降低了涂层的摩擦系数,提高了耐磨涂层的耐磨损性能,且组分之间具有很强的结合力,提高了耐磨涂层的力学性能,从而达到提高无人机耐摩擦性和力学强度的效果。本发明中采用的原料来源广泛,成本低。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种复合耐磨剂,包括羟基硅油、聚四氟乙烯微粉、BYK助剂和氧化石墨烯。
根据本发明,本发明的耐磨添加剂以羟基硅油、聚四氟乙烯微粉、BYK助剂和氧化石墨烯为主要成分,通过组份间的配合使用,降低了耐磨剂的摩擦系数,且各组分之间具有很强的结合力,提高了耐磨添加剂的力学性能。
根据本发明,为了优化复合耐磨剂的耐磨性能,降低复合耐磨剂的摩擦系数,优选条件下,以所述复合耐磨剂的总重量为1为基准,所述复合耐磨剂包括:羟基硅油30wt%~60wt%;聚四氟乙烯微粉10wt%~25wt%;BYK助剂10wt%~30wt%;氧化石墨烯5wt%~15wt%,进一步优选为羟基硅油40wt%~55wt%;聚四氟乙烯微粉20wt%~23wt%;BYK助剂15wt%~25wt%;氧化石墨烯6wt%~12wt%。
根据本发明,聚四氟乙烯微粉能够改善涂料黏性和润滑性,降低摩擦系数、提高耐磨性,为了优化复合耐磨剂的耐磨性,优选条件下,所述聚四氟乙烯微粉的平均粒径为300~500nm。
根据本发明,羟基硅油能够与聚脲树脂发生化学反应,并稳定的存在于聚脲树脂中,不会从聚脲树脂中析出,提高了羟基硅油在聚脲树脂中的均匀度和稳定性。BYK助剂和氧化还原石墨烯与羟基硅油和聚四氟乙烯微粉复合,能够进一步提高羟基硅油和聚四氟乙烯微粉的耐磨性。
本发明还提供一种耐磨型聚脲弹性体涂料,所述耐磨型聚脲弹性体涂料包括组份A和组份B,其中所述组份A由原料组合物1制成,所述原料组合物1包括:聚醚二元醇、二异氰酸酯和稀释剂;
所述组份B由原料组合物2制成,所述原料组合物2包括:端氨基聚醚、氨基扩链剂、耐磨添加剂和催化剂;所述耐磨添加剂为上述复合耐磨剂。
本发明的耐磨添加剂与聚脲弹性体涂料具有良好的相容度,不仅可以提高聚脲弹性体涂料的耐磨性,还提高了聚脲弹性体涂料的力学性能。
根据本发明,为了优化所述耐磨型聚脲弹性体涂料的耐磨性能,优选条件下,以组份A的总重量为1为基准,所述组份A包括:聚醚二元醇35wt%~60wt%,二异氰酸酯35wt%~60wt%,稀释剂5wt%~20wt%。
根据本发明,为了优化所述耐磨型聚脲弹性体涂料的耐磨性能,优选条件下,以组份B的总重量为1为基准,所述组份B包括:端氨基聚醚39.5wt%~64.95wt%,胺类扩链剂25wt%~45wt%,复合耐磨剂10wt%~35wt%,催化剂0.05wt%~0.5wt%。
根据本发明,影响耐磨性聚脲弹性体涂料性能的一个重要因素就是组份A和组份B的含量比例,优选条件下,所述组份A与所述组份B的重量比为1:(0.8~1.2)。
根据本发明,聚醚二元醇是制备聚脲弹性体涂料的重要原料之一,为了提高聚脲弹性体涂料的力学性能,优选条件下,所述聚醚二元醇选自聚氧化丙烯二醇(PPG)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)和四氢呋喃-氧化丙烯二醇中的至少一种。
根据本发明,所述二异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种,进一步优选为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),例如可以是MDI-5005、MDI-44C、MDI-3051、MDI-50、MDI-100中的至少一种。
根据本发明,优选条件下,所述稀释剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁酯、碳酸丙酯、碳酸乙酯中的至少一种。
根据本发明,优选条件下,所述端氨基聚醚选自聚醚二元胺和/或聚醚三元胺;进一步优选为D-230、D-400、T-403、D-2000、T-5000中的至少一种,更优选的,所述端氨基聚醚的分子量为403~5000。
根据本发明,优选条件下,所述胺类扩链剂选自DEDTA、DADMT、ADA、Unilink4200、Unilink4102、Ethacure100中的至少一种。
根据本发明,催化剂可以促使聚脲树脂进行固化反应,优选条件下,所述催化剂为有机锡催化剂,所述有机锡催化剂可以为二月桂酸二丁锡、氯化亚锡和辛酸亚锡中的至少一种。
本发明还提供一种耐磨型聚脲弹性体涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将脱水后的聚醚二元醇与二异氰酸酯、稀释剂在反应釜中混合均匀后,在80~95℃下反应2~4h,得到组份A;
(2)将脱水后的端氨基聚醚、脱水后的胺类扩链剂与羟基硅油、聚四氟乙烯微粉、BYK助剂和氧化石墨烯、催化剂在反应釜中混合1~2h,得到组份B。
优选条件下,所述聚醚二元醇的脱水工艺为:温度为100~120℃,真空度0.01~0.095MPa,减压脱水1~3h。
优选条件下,所述端氨基聚醚的脱水工艺为:温度为100~120℃,真空度0.01~0.095MPa,减压脱水1~3h。
优选条件下,所述氨基扩链剂的脱水工艺为:温度为100~120℃,真空度0.01~0.095MPa,减压脱水1~3h。
本发明中,本发明对所述耐磨型聚脲弹性体涂料的喷涂方法没有特殊的要求,可以为常用的聚脲涂料喷涂工艺,例如可以为:
将组份A和组份B混合均匀后,通过喷枪喷到底材上,固化后形成聚脲涂层,喷涂时喷枪的压力为2400psi,温度为50~70℃,喷枪混合室内两种组分的喷涂压力差低于500psi。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,PPG、PTMG、四氢呋喃-氧化丙烯二醇购自巴斯夫,MDI-3051、MDI-50、MDI-44C、MDI-5005购自Huntsman,DOP、DBP购自山东科兴化工有限责任公司,碳酸乙酯购自江苏凤鸣化学科技有限公司,D-2000、D-230、T-5000、T-403购自Huntsman,Unilink4200、Unilink4102购自DorfKetal,DEDTA购自苏州湘园化工有限公司,Ethacure100购自美国雅宝公司、羟基硅油201购自道康宁、PTFE微粉MP1000购自杜邦公司、BYK-306购自BYK公司、氧化石墨烯购自苏州碳丰石墨烯科技有限公司、二月桂酸二丁锡、氯化亚锡购自AirProducts。
实施例1
本实施例中组份A和组份B中各原料的含量如表1所示。
(1)将40重量份PTMG在温度为110℃、压强为0.05MPa的条件下脱水2h,接着将脱水后的PTMG与55重量份MDI-3051、5重量份DOP在反应釜中混合均匀,然后在90℃下反应3h,得到组份A;
(2)将45.4重量份D-2000和37.5重量份Unilink4200分别在温度为110℃、压强为0.05MPa的条件下脱水1.5h,接着将脱水后的D-2000、脱水后的Unilink4200与9.35重量份羟基硅油201、2.55重量份PTFE微粉MP1000(粒径为500nm)、4.25重量份BYK-306、0.85重量份氧化石墨烯和0.1重量份二月桂酸二丁锡在反应釜中混合均匀,在90℃下搅拌1.5h,得到组份B。
表1:实施例1中组份A和组份B中各原料的含量
实施例2
本实施例中组份A和组份B中各原料的含量如表2所示。
(1)将60重量份PTMG在温度为110℃、压强为0.02MPa的条件下脱水2h,接着将脱水后的PTMG与30重量份MDI-50、10重量份DOP在反应釜中混合均匀,然后在85℃下反应3h,得到组份A;
(2)将54.3重量份D-230和30.5重量份Unilink4102分别在温度为110℃、压强为0.05MPa的条件下脱水2h,接着将脱水后的D-230、脱水后的Unilink4102与6重量份羟基硅油201、3.75重量份PTFE微粉MP1000(粒径为300nm)、3.75重量份BYK-306、1.5重量份氧化石墨烯和0.2重量份二月桂酸二丁锡在反应釜中混合均匀,在100℃下搅拌1h,得到组份B。
表2:实施例2中组份A和组份B中各原料的含量
实施例3
本实施例中组份A和组份B中各原料的含量如表1所示。
(1)将52重量份PTMG在温度为120℃、压强为0.095MPa的条件下脱水1h,接着将脱水后的PTMG与40重量份MDI-44C、8重量份DBP在反应釜中混合均匀在反应釜中混合均匀,然后在95℃下反应2h,得到组份A;
(2)将50.2重量份T-5000、34.5重量份Unilink4102在温度为120℃、压强为0.1MPa的条件下脱水1.5h,接着将脱水后的T-5000、脱水后的Unilink4102与4.5重量份羟基硅油201、3.75重量份PTFE微粉MP1000(粒径为400nm)、4.5重量份BYK-306、2.25重量份氧化石墨烯和0.3重量份氯化亚锡在反应釜中混合均匀,在80℃下搅拌1.5h,得到组份B。
表3:实施例3中组份A和组份B中各原料的含量
实施例4
本实施例中组份A和组份B中各原料的含量如表1所示。
(1)将52重量份PPG在温度为120℃、压强为0.01MPa的条件下脱水1.5h,接着将脱水后的PPG与40重量份MDI-44C、8重量份DBP在反应釜中混合均匀,然后在95℃下反应4h,得到组份A;
(2)将50.2重量份T-403、34.5重量份DEDTA在温度为120℃、压强为0.02MPa的条件下脱水3h,接着将脱水后的T-403、脱水后的DEDTA与7.5重量份羟基硅油201、3重量份PTFE微粉MP1000(粒径为500nm)、3.75重量份BYK-306、0.75重量份氧化石墨烯和0.3重量份氯化亚锡在反应釜中混合均匀,在60℃下搅拌2h,得到组份B。
表4:实施例4中组份A和组份B中各原料的含量
实施例5
本实施例中,耐磨型聚脲弹性体涂料的制备方法同实施例1,不同的是各物质的含量配比不同,本实施例中组份A和组份B中各原料的含量如表5所示。
表5:实施例5中组份A和组份B中各原料的含量
实施例6
本实施例中,耐磨型聚脲弹性体涂料的制备方法同实施例1,不同的是各物质的含量配比不同,本实施例中组份A和组份B中各原料的含量如表6所示。
表6:实施例6中组份A和组份B中各原料的含量
实施例7
本实施例中,耐磨型聚脲弹性体涂料的制备方法同实施例1,不同的是各物质的含量配比不同,本实施例中组份A和组份B中各原料的含量如表7所示。
表7:实施例7中组份A和组份B中各原料的含量
实施例8
本实施例中,耐磨型聚脲弹性体涂料的制备方法同实施例1,不同的是各物质的含量配比不同,本实施例中组份A和组份B中各原料的含量如表8所示。
表8:实施例8中组份A和组份B中各原料的含量
实施例9
本实施例中,耐磨型聚脲弹性体涂料的制备方法同实施例1,不同的是各物质的含量配比不同,本实施例中组份A和组份B中各原料的含量如表9所示。
表9:实施例9中组份A和组份B中各原料的含量
对比例1
按照实施例1的方法,不同的是,所述耐磨剂中不含有羟基硅油201。
对比例2
按照实施例1的方法,不同的是,所述耐磨剂中不含有PTFE微粉MP1000。
对比例3
按照实施例1的方法,不同的是,所述耐磨剂中不含有BYK-306。
对比例4
按照实施例1的方法,不同的是,所述耐磨剂中不含有氧化石墨烯。
施工方法:
将实施例1~9和对比例1~4中的的组份A和组份B按照体积比1:1在喷枪中混合,并通过喷枪喷到底材上,固化后在底材表面形成聚脲弹性体涂层,其中设定喷枪的压力为2400psi,温度为60℃,喷枪混合室内两种组份的喷涂压力差低于500psi,喷涂成膜的聚脲弹性体在恒温恒湿下养护七天。
测试方法:按照GB/T1689-1998的方法测试实施例1~9和对比例1~4中各聚脲弹性体涂料的耐磨性能;按照GB-T 16777-1997的方法测试实施例1~9和对比例1~4中各聚脲弹性体涂料的拉伸强度;按照GB-T 16777的方法测试实施例1~9和对比例1~4中各聚脲弹性体涂料的断裂伸长率;按照IS0034-1:2004的方法测试实施例1~9和对比例1~4中各聚脲弹性体涂料的撕裂强度。
表10:实施例1~9和对比例1~4中各聚脲弹性体涂层的性能表
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种耐磨损的无人机壳体,所述无人机壳体自上至下依次包括壳体基材、底漆和耐磨涂层,其特征在于,所述耐磨涂层包括组份A和组份B,所述组份A由原料组合物1制成,所述原料组合物1包括:聚醚多元醇、二异氰酸酯和稀释剂;
所述组份B由原料组合物2制成,所述原料组合物2包括:端氨基聚醚、氨基扩链剂、耐磨添加剂和催化剂;
其中,所述耐磨添加剂包括羟基硅油、聚四氟乙烯微粉、BYK和氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的耐磨损的无人机壳体,其中,所述耐磨涂层的厚度为1~2mm。
3.根据权利要求1所述的耐磨损的无人机壳体,其中,以组份A的总重量为1为基准,所述组份A包括:
聚醚二元醇 35wt%~60wt%;
二异氰酸酯 35wt%~60wt%;
稀释剂 5wt%~20wt%;
以组份B的总重量为1为基准,所述组份B包括:
以所述复合耐磨剂的总重量为1为基准,所述复合耐磨剂包括:
4.根据权利要求3所述的耐磨损的无人机壳体,其中,所述组份A和组份B的重量比为1:(0.8~1.2)。
5.根据权利要求1所述的耐磨损的无人机壳体,其中,所述聚醚二元醇选自聚氧四亚甲基二醇、聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃醚二醇中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的耐磨损的无人机壳体,其中,所述二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的耐磨损的无人机壳体,其中,所述稀释剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁酯、碳酸丙酯和碳酸乙酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的耐磨损的无人机壳体,其中,所述端氨基聚醚选自聚醚二元胺和/或聚醚三元胺;和/或
所述胺类扩链剂选自DEDTA、DADMT、ADA、Unilink4200、Unilink4102和Ethacure100中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的耐磨损的无人机壳体,其中,所述催化剂为有机锡催化剂。
10.根据权利要求9所述的耐磨损的无人机壳体,其中,所述有机锡催化剂选自二月桂酸二丁锡、氯化亚锡、辛酸亚锡中的至少一种。
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