CN114805884A - 一种玄武岩纤维无人机机壳的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种玄武岩纤维无人机机壳的制备方法，所述方法包括：在含有玄武岩纤维和碳纤维的编织材料上覆盖由预浸料用树脂料制成的胶膜，然后加热施压，得到预浸料，然后置于无人机机壳的模具中高温下固化，冷却开模，然后进行切边得到所述无人机机壳，所述玄武岩纤维为改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为25‑40％，本发明的方法制得的所述机壳相比较于纯碳纤维制备的机壳，具有更加良好的机械性能以及更低的成本。

Description

一种玄武岩纤维无人机机壳的制备方法
技术领域
本发明涉及一种玄武岩纤维无人机机壳的制备方法。
背景技术
碳纤维是一种兼具碳材料的强抗拉力和纤维柔软可建功两大特征的化工新材料，属于新一代增强纤维，与钢材相比，密度更低，约为钢材料的25％，而抗拉强度确实钢的8到9倍，并且与玻璃纤维相比，其杨氏模量是玻璃纤维的3倍多，并且具有耐腐蚀，高模量的特征，所以碳纤维壳体是目前作为无人机壳体的主要材料。但是，由于碳纤维的成本较高，如何在保证壳体的性能的前提下降低壳体的制造成本是目前研究的课题之一；玄武岩纤维是一种天然的环保型原料，其来源广泛，成本低廉，将其与碳纤维复合后能够降低制造成本，但是复合后，其性能会出现下降，因此如何提高其复合后的机械性能是本发明的研究重点。
发明内容
本发明提供了一种玄武岩纤维无人机机壳的制备方法，所述方法包括：在含有玄武岩纤维和碳纤维的编织材料上覆盖由预浸料用树脂料制成的胶膜，然后加热施压，得到预浸料，然后置于无人机机壳的模具中高温下固化，冷却开模，然后进行切边得到所述无人机机壳，所述玄武岩纤维为改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为25-40％，本发明的方法制得的所述机壳相比较于纯碳纤维制备的机壳，具有更加良好的机械性能以及更低的成本。
一种玄武岩纤维无人机机壳的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
1)将改性玄武岩纤维和碳纤维编织得到编织材料，其中所述改性玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为25-40％；
2)将环戊二烯型氰酸酯，环氧端基丁晴橡胶，酚醛环氧树脂，硅烷偶联剂在180-200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂；搅拌均匀，调整温度在120-140℃下预聚合反应1.5-2小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为100-120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为150-160℃，所述加压的压力为5-6MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为8-10MPa，温度为220-240℃，压制2-5小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
进一步的，其中步骤2中，将环戊二烯型氰酸酯85-90质量份，环氧端基丁晴橡胶15-20质量份，酚醛环氧树脂5-8质量份，硅烷偶联剂2-3质量份在180-200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为150-200ppm/mol；搅拌15-30min，调整温度在120-140℃下预聚合反应1.5-2小时，得到树脂料。
进一步的，其中所述改性玄武岩纤维为石墨化碳包覆的玄武岩纤维。
进一步的，石墨化碳包覆的玄武岩纤维由以下方法制备得到，将玄武岩矿石，磷酸钡和氯化钙以质量比100:2-3:1-2的比例进行粉碎混合处理，过筛，得到粒径为300-500微米的混合玄武岩颗粒；将混合颗粒在1300-1500℃的温度下进行熔融，待玄武岩颗粒完全融化后，形成纺丝熔液；将纺丝熔液进行拉丝，得到直径为10-30μm的玄武岩纤维原丝，通入乙炔、乙烯或甲烷中的至少一种碳源气体与氢气的混合气体，碳源气体的气流量为200-400ml/min，氢气的流量为50-100ml/min，对玄武岩纤维原丝进行冷却，冷却速度为30-60℃/min，冷却至室温，得到石墨化碳包覆的玄武岩纤维。
进一步的，其中步骤1)还包括，将编织材料在浸润液中浸润后干燥。
进一步的，所述浸润液由以下方法制备得到：在搅拌下，依次将1.5-2质量份硅烷偶联剂KH-550，0.2-0.5质量份聚醋酸乙烯，1.5-1.8质量份硬脂酸聚氧乙烯酯，1-2质量份聚己二酸乙二醇基聚氨酯，2-3质量份磷酸乙二胺加入到甘油与去离子水的体积比为2:1的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，待其冷却至室温，得到浸润液。
进一步的，一种含玄武岩纤维的无人机机壳，所述无人机机壳由所述的方法制备得到。
本发明的有益技术效果
1)玄武岩纤维的成本低廉，远低于石墨纤维，将玄武岩纤维和石墨纤维混编成无人机的壳体，与纯石墨纤维制成的壳体相比，可降低生产成本，并且，本发明中针对玄武岩纤维进行了改性，相比较未改性的玄武岩纤维，改性的玄武岩纤维和石墨纤维混编成无人机的壳体基本上性能与纯石墨纤维制成的壳体没有差别；；
2)编织材料经过本发明的浸润剂进行浸润后，能将数百根乃至数千跟玄武岩单丝集成一束，实现了玄武岩纤维力学性能的提高。
3)在制备玄武岩纤维的过程中加入了磷酸钡和氯化钙，其中钡离子钙离子和玄武岩纤维中的铁离子能够在随后的碳前驱体包覆碳化的过程中共同催化碳源进行裂解，在低温条件下，在玄武岩表面直接沉积低缺陷的石墨化碳，从而提高玄武岩纤维的表面活性，能够在其后的浸润剂表面处理的过程中在玄武岩纤维的表面接枝更多的活性基团，提高玄武岩纤维的机械强度。
实施例
列举实施例和比较例对本发明进行更具体的说明，但本发明在不超出其主旨的范围内并不受这些实施例的限制。
实施例1
1)将玄武岩矿石，磷酸钡和氯化钙以质量比100:2:1的比例进行粉碎混合处理，过筛，得到粒径为300微米的混合玄武岩颗粒；将混合颗粒在1300℃的温度下进行熔融，待玄武岩颗粒完全融化后，形成纺丝熔液；将纺丝熔液进行拉丝，得到直径为10μm的玄武岩纤维原丝，通入乙炔碳源气体与氢气的混合气体，碳源气体的气流量为200ml/min，氢气的流量为50ml/min，对玄武岩纤维原丝进行冷却，冷却速度为30℃/min，冷却至室温，得到石墨化碳包覆的玄武岩纤维，将石墨化碳包覆的玄武岩纤维和碳纤维编织得到编织材料，其中所述改性玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为25％；在搅拌下，依次将1.5质量份硅烷偶联剂KH-550，0.2质量份聚醋酸乙烯，1.5质量份硬脂酸聚氧乙烯酯，1质量份聚己二酸乙二醇基聚氨酯，2质量份磷酸乙二胺加入到甘油与去离子水的体积比为2:1的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，待其冷却至室温，得到浸润液，将编织材料在浸润液中浸润后干燥；
2)将环戊二烯型氰酸酯85质量份，环氧端基丁晴橡胶15质量份，酚醛环氧树脂5质量份，硅烷偶联剂2质量份在180℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为150ppm/mol；搅拌15min，调整温度在120℃下预聚合反应1.5小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为100℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为150℃，所述加压的压力为5MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为8MPa，温度为220℃，压制2小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
实施例2
1)将玄武岩矿石，磷酸钡和氯化钙以质量比100:3:2的比例进行粉碎混合处理，过筛，得到粒径为500微米的混合玄武岩颗粒；将混合颗粒在1500℃的温度下进行熔融，待玄武岩颗粒完全融化后，形成纺丝熔液；将纺丝熔液进行拉丝，得到直径为30μm的玄武岩纤维原丝，通入乙炔碳源气体与氢气的混合气体，碳源气体的气流量为400ml/min，氢气的流量为100ml/min，对玄武岩纤维原丝进行冷却，冷却速度为60℃/min，冷却至室温，得到石墨化碳包覆的玄武岩纤维，将石墨化碳包覆的玄武岩纤维和碳纤维编织得到编织材料，其中所述改性玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为40％；在搅拌下，依次将2质量份硅烷偶联剂KH-550，0.5质量份聚醋酸乙烯，1.8质量份硬脂酸聚氧乙烯酯，2质量份聚己二酸乙二醇基聚氨酯，3质量份磷酸乙二胺加入到甘油与去离子水的体积比为2:1的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，待其冷却至室温，得到浸润液，将编织材料在浸润液中浸润后干燥；
2)将环戊二烯型氰酸酯90质量份，环氧端基丁晴橡胶20质量份，酚醛环氧树脂8质量份，硅烷偶联剂3质量份在200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为200ppm/mol；搅拌30min，调整温度在140℃下预聚合反应2小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为160℃，所述加压的压力为6MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为10MPa，温度为240℃，压制5小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
实施例3
1)将玄武岩矿石，磷酸钡和氯化钙以质量比100:2:2的比例进行粉碎混合处理，过筛，得到粒径为400微米的混合玄武岩颗粒；将混合颗粒在1400℃的温度下进行熔融，待玄武岩颗粒完全融化后，形成纺丝熔液；将纺丝熔液进行拉丝，得到直径为20μm的玄武岩纤维原丝，通入乙炔碳源气体与氢气的混合气体，碳源气体的气流量为300ml/min，氢气的流量为80ml/min，对玄武岩纤维原丝进行冷却，冷却速度为40℃/min，冷却至室温，得到石墨化碳包覆的玄武岩纤维，将石墨化碳包覆的玄武岩纤维和碳纤维编织得到编织材料，其中所述改性玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为30％；在搅拌下，依次将1.5质量份硅烷偶联剂KH-550，0.3质量份聚醋酸乙烯，1.6质量份硬脂酸聚氧乙烯酯，1.5质量份聚己二酸乙二醇基聚氨酯，2.5质量份磷酸乙二胺加入到甘油与去离子水的体积比为2:1的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，待其冷却至室温，得到浸润液，将编织材料在浸润液中浸润后干燥；
2)将环戊二烯型氰酸酯85质量份，环氧端基丁晴橡胶18质量份，酚醛环氧树脂6质量份，硅烷偶联剂2.5质量份在200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为180ppm/mol；搅拌20min，调整温度在130℃下预聚合反应1.5小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为160℃，所述加压的压力为5MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为10MPa，温度为240℃，压制3小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
对比例1
1)将碳纤维编织得到编织材料，在搅拌下，依次将1.5质量份硅烷偶联剂KH-550，0.3质量份聚醋酸乙烯，1.6质量份硬脂酸聚氧乙烯酯，1.5质量份聚己二酸乙二醇基聚氨酯，2.5质量份磷酸乙二胺加入到甘油与去离子水的体积比为2:1的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，待其冷却至室温，得到浸润液，将编织材料在浸润液中浸润后干燥；
2)将环戊二烯型氰酸酯85质量份，环氧端基丁晴橡胶18质量份，酚醛环氧树脂6质量份，硅烷偶联剂2.5质量份在200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为180ppm/mol；搅拌20min，调整温度在130℃下预聚合反应1.5小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为160℃，所述加压的压力为5MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为10MPa，温度为240℃，压制3小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
对比例2
1)将碳纤维编织得到编织材料；
2)将环戊二烯型氰酸酯85质量份，环氧端基丁晴橡胶18质量份，酚醛环氧树脂6质量份，硅烷偶联剂2.5质量份在200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为180ppm/mol；搅拌20min，调整温度在130℃下预聚合反应1.5小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为160℃，所述加压的压力为5MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为10MPa，温度为240℃，压制3小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
对比例3
1)将玄武岩矿石，磷酸钡和氯化钙以质量比100:2:2的比例进行粉碎混合处理，过筛，得到粒径为400微米的混合玄武岩颗粒；将混合颗粒在1400℃的温度下进行熔融，待玄武岩颗粒完全融化后，形成纺丝熔液；将纺丝熔液进行拉丝，得到直径为20μm的玄武岩纤维原丝，对玄武岩纤维原丝进行冷却，冷却速度为40℃/min，冷却至室温，得到玄武岩纤维，将玄武岩纤维和碳纤维编织得到编织材料，其中所述玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为30％；在搅拌下，依次将1.5质量份硅烷偶联剂KH-550，0.3质量份聚醋酸乙烯，1.6质量份硬脂酸聚氧乙烯酯，1.5质量份聚己二酸乙二醇基聚氨酯，2.5质量份磷酸乙二胺加入到甘油与去离子水的体积比为2:1的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，待其冷却至室温，得到浸润液，将编织材料在浸润液中浸润后干燥；
2)将环戊二烯型氰酸酯85质量份，环氧端基丁晴橡胶18质量份，酚醛环氧树脂6质量份，硅烷偶联剂2.5质量份在200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为180ppm/mol；搅拌20min，调整温度在130℃下预聚合反应1.5小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为160℃，所述加压的压力为5MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为10MPa，温度为240℃，压制3小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
对比例4
1)将玄武岩矿石，磷酸钡和氯化钙以质量比100:2:2的比例进行粉碎混合处理，过筛，得到粒径为400微米的混合玄武岩颗粒；将混合颗粒在1400℃的温度下进行熔融，待玄武岩颗粒完全融化后，形成纺丝熔液；将纺丝熔液进行拉丝，得到直径为20μm的玄武岩纤维原丝，通入乙炔碳源气体与氢气的混合气体，碳源气体的气流量为300ml/min，氢气的流量为80ml/min，对玄武岩纤维原丝进行冷却，冷却速度为40℃/min，冷却至室温，得到石墨化碳包覆的玄武岩纤维，将石墨化碳包覆的玄武岩纤维和碳纤维编织得到编织材料；
2)将环戊二烯型氰酸酯85质量份，环氧端基丁晴橡胶18质量份，酚醛环氧树脂6质量份，硅烷偶联剂2.5质量份在200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为180ppm/mol；搅拌20min，调整温度在130℃下预聚合反应1.5小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为160℃，所述加压的压力为5MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为10MPa，温度为240℃，压制3小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
对比例5
1)将玄武岩矿石进行粉碎混合处理，过筛，得到粒径为400微米的混合玄武岩颗粒；将混合颗粒在1400℃的温度下进行熔融，待玄武岩颗粒完全融化后，形成纺丝熔液；将纺丝熔液进行拉丝，得到直径为20μm的玄武岩纤维原丝，通入乙炔碳源气体与氢气的混合气体，碳源气体的气流量为300ml/min，氢气的流量为80ml/min，对玄武岩纤维原丝进行冷却，冷却速度为40℃/min，冷却至室温，得到石墨化碳包覆的玄武岩纤维，将石墨化碳包覆的玄武岩纤维和碳纤维编织得到编织材料，其中所述改性玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为30％；在搅拌下，依次将1.5质量份硅烷偶联剂KH-550，0.3质量份聚醋酸乙烯，1.6质量份硬脂酸聚氧乙烯酯，1.5质量份聚己二酸乙二醇基聚氨酯，2.5质量份磷酸乙二胺加入到甘油与去离子水的体积比为2:1的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，待其冷却至室温，得到浸润液，将编织材料在浸润液中浸润后干燥；
2)将环戊二烯型氰酸酯85质量份，环氧端基丁晴橡胶18质量份，酚醛环氧树脂6质量份，硅烷偶联剂2.5质量份在200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为180ppm/mol；搅拌20min，调整温度在130℃下预聚合反应1.5小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为160℃，所述加压的压力为5MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为10MPa，温度为240℃，压制3小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
对比例6
1)将玄武岩矿石进行粉碎混合处理，过筛，得到粒径为400微米的混合玄武岩颗粒；将混合颗粒在1400℃的温度下进行熔融，待玄武岩颗粒完全融化后，形成纺丝熔液；将纺丝熔液进行拉丝，得到直径为20μm的玄武岩纤维原丝，对玄武岩纤维原丝进行冷却，冷却速度为40℃/min，冷却至室温，得到玄武岩纤维，将玄武岩纤维和碳纤维编织得到编织材料，其中所述玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为30％；
2)将环戊二烯型氰酸酯85质量份，环氧端基丁晴橡胶18质量份，酚醛环氧树脂6质量份，硅烷偶联剂2.5质量份在200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为180ppm/mol；搅拌20min，调整温度在130℃下预聚合反应1.5小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为160℃，所述加压的压力为5MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为10MPa，温度为240℃，压制3小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
实验效果
Figure BDA0003637170470000091
由表1可见，经过本发明改性后的玄武岩纤维与石墨纤维混编后，能够达到纯石墨纤维编织物的强度，并且断裂伸长率的性能还略优于石墨纤维编织物的性能，而未经过改性的玄武岩纤维遇事莫纤维混编后，明显降低了材料的整体强度。可见，本发明对于玄武岩纤维的改性工艺，能够实现玄武岩纤维部分替代石墨纤维，从而降低无人机壳体的制造成本，并且保持无人机壳体的强度。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种玄武岩纤维无人机机壳的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
1)将改性玄武岩纤维和碳纤维编织得到编织材料，其中所述改性玄武岩纤维占碳纤维的质量百分比含量为25-40％；
2)将环戊二烯型氰酸酯，环氧端基丁晴橡胶，酚醛环氧树脂，硅烷偶联剂在180-200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂；搅拌均匀，调整温度在120-140℃下预聚合反应1.5-2小时，得到树脂料；
3)将所述树脂料热辊压成胶膜，加热温度为100-120℃；
4)将所述胶膜和所述编织材料层叠，然后置于预浸润设备中，加热加压得到预浸料，所述加热的温度为150-160℃，所述加压的压力为5-6MPa；
5)将预浸料置于模具中，热压，其中压力为8-10MPa，温度为220-240℃，压制2-5小时，自然冷却，脱模，裁边，得到所述无人机机壳。
2.如权利要求1所述的方法，其中步骤2中，将环戊二烯型氰酸酯85-90质量份，环氧端基丁晴橡胶15-20质量份，酚醛环氧树脂5-8质量份，硅烷偶联剂2-3质量份在180-200℃中搅拌熔融，加入二月硅酸二丁基锡作为催化剂，其中按氰酸酯摩尔计，二月硅酸二丁基锡加入物质的量为150-200ppm/mol；搅拌15-30min，调整温度在120-140℃下预聚合反应1.5-2小时，得到树脂料。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述改性玄武岩纤维为石墨化碳包覆的玄武岩纤维。
4.如权利要求3所述的方法，石墨化碳包覆的玄武岩纤维由以下方法制备得到，将玄武岩矿石，磷酸钡和氯化钙以质量比100:2-3:1-2的比例进行粉碎混合处理，过筛，得到粒径为300-500微米的混合玄武岩颗粒；将混合颗粒在1300-1500℃的温度下进行熔融，待玄武岩颗粒完全融化后，形成纺丝熔液；将纺丝熔液进行拉丝，得到直径为10-30μm的玄武岩纤维原丝，通入乙炔、乙烯或甲烷中的至少一种碳源气体与氢气的混合气体，碳源气体的气流量为200-400ml/min，氢气的流量为50-100ml/min，对玄武岩纤维原丝进行冷却，冷却速度为30-60℃/min，冷却至室温，得到石墨化碳包覆的玄武岩纤维。
5.如权利要求1所述的方法，其中步骤1)还包括，将编织材料在浸润液中浸润后干燥。
6.如权利要求5所述的方法，所述浸润液由以下方法制备得到：在搅拌下，依次将1.5-2质量份硅烷偶联剂KH-550，0.2-0.5质量份聚醋酸乙烯，1.5-1.8质量份硬脂酸聚氧乙烯酯，1-2质量份聚己二酸乙二醇基聚氨酯，2-3质量份磷酸乙二胺加入到甘油与去离子水的体积比为2:1的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，待其冷却至室温，得到浸润液。
7.一种含玄武岩纤维的无人机机壳，其特征在于，所述无人机机壳由权利要求1-6任一项所述的方法制备得到。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007284631A (ja) * 2006-04-20 2007-11-01 Daicel Polymer Ltd 玄武岩長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット
CN102638909A (zh) * 2012-04-25 2012-08-15 苏州企航新能源有限公司 玄武岩纤维和碳纤维复合型电热管
WO2013099040A1 (ja) * 2011-12-26 2013-07-04 新日鉄マテリアルズ株式会社 耐摩耗性の繊維強化複合材及びその製造方法
CN103438127A (zh) * 2013-08-08 2013-12-11 临安华龙摩擦材料有限公司 基于碳纤维陶瓷纤维增强的湿式纸基摩擦片及其制作方法
US20160102182A1 (en) * 2013-06-11 2016-04-14 Johns Manville Fiber-reinforced composite articles and methods of making them
CN105819710A (zh) * 2015-01-06 2016-08-03 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种石墨烯/玄武岩复合材料及其制备方法
CN106700180A (zh) * 2016-12-12 2017-05-24 德阳力久云智知识产权运营有限公司 一种聚烯烃增强专用玄武岩纤维及其制备方法
CN106746582A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 德阳力久云智知识产权运营有限公司 一种聚碳酸酯增强专用玄武岩纤维及其制备方法
CN110272587A (zh) * 2019-06-17 2019-09-24 中国人民解放军陆军特种作战学院 一种抗寒耐高温阻燃复合材料及其制备方法
CN111383790A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 广西纵览线缆集团有限公司 电力传输用铝合金导线的加工方法
EP3845355A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-07 SABIC Global Technologies B.V. Resin-treated spreaded fiber layers and methods for making resin-treated spreaded fiber layers

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007284631A (ja) * 2006-04-20 2007-11-01 Daicel Polymer Ltd 玄武岩長繊維強化熱可塑性樹脂ペレット
WO2013099040A1 (ja) * 2011-12-26 2013-07-04 新日鉄マテリアルズ株式会社 耐摩耗性の繊維強化複合材及びその製造方法
CN102638909A (zh) * 2012-04-25 2012-08-15 苏州企航新能源有限公司 玄武岩纤维和碳纤维复合型电热管
US20160102182A1 (en) * 2013-06-11 2016-04-14 Johns Manville Fiber-reinforced composite articles and methods of making them
CN103438127A (zh) * 2013-08-08 2013-12-11 临安华龙摩擦材料有限公司 基于碳纤维陶瓷纤维增强的湿式纸基摩擦片及其制作方法
CN105819710A (zh) * 2015-01-06 2016-08-03 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种石墨烯/玄武岩复合材料及其制备方法
CN106700180A (zh) * 2016-12-12 2017-05-24 德阳力久云智知识产权运营有限公司 一种聚烯烃增强专用玄武岩纤维及其制备方法
CN106746582A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 德阳力久云智知识产权运营有限公司 一种聚碳酸酯增强专用玄武岩纤维及其制备方法
CN111383790A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 广西纵览线缆集团有限公司 电力传输用铝合金导线的加工方法
CN110272587A (zh) * 2019-06-17 2019-09-24 中国人民解放军陆军特种作战学院 一种抗寒耐高温阻燃复合材料及其制备方法
EP3845355A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-07 SABIC Global Technologies B.V. Resin-treated spreaded fiber layers and methods for making resin-treated spreaded fiber layers

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"高性能纤维及其他合成纤维", 化纤文摘 *
THERESA FORSTER,ET AL.: "CVD-Grown CNTs on Basalt Fiber Surfaces for Multifunctional Composite Interphases", 《FIBERS》 *
TORSTEN B?Z;权家友;: "将玄武岩纤维加工成多轴经编纺织品", 国际纺织导报 *
景文俊等: "小尺寸碳/玄武岩纤维混杂布的张拉性能研究", 《第六届全国FRP学术交流会》 *
袁小军;孙正华;孙虎跃;道璐;戴银所;: "夹心泡沫铝板的抗弯性能研究", 中国住宅设施 *

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