CN116082833A - 一种高强度无人机桨夹的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度无人机桨夹的制备工艺，包括以下步骤：步骤1，制备改性尼龙树脂；步骤2，准备各成分原料：按照重量份数依次称取改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂置于干燥箱内，干燥至恒重；步骤3，原料混合；步骤4，模具成型：将无人机桨夹材料颗粒喂入注塑机内，通过升温并注塑成型，得到高强度无人机桨夹。本发明的方法得到的无人机桨夹相比较于常规的尼龙材料制备的无人机桨夹，具有更好力学强度，更高的耐磨性，更好的耐热老化性，且吸水率更低，能够同时满足材料质轻、抗冲击强度高、热变形温度高、抗老化好的优点，适合多种环境下无人机的使用。
Description
技术领域
本发明涉及无人机桨夹领域，具体涉及一种高强度无人机桨夹的制备工艺。
背景技术
无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器，具有小型轻便、低噪节能、高效机动、轻型化、小型化、智能化的突出特点。无人机机身作为机体平台，对结构重量要求较高，只有将无人机结构重量系数控制在30％以下才能腾出重量空间让给燃油、有效载荷带来的增重，从而满足轻结构，长航时，高机动等技术要求。而无人机上的无人机桨夹装置为无人机的关键元件，用于为无人机提供飞行升力或者推力。无人机桨夹在生产时，需将桨叶片的材料植入模具内注塑为桨夹，注塑成型后的桨夹对旋转扭力有较高的要求，然而在生产过程中却因各种问题而无法达到稳定生产的要求。
近几年来，各种工业材料的新技术发展迅速，但是对于能够同时满足材料质轻、抗冲击强度高且耐磨的材料却是少之又少，特别是我国小型无人机行业起步较晚，各种新型材料在飞行器上的应用正处于探索阶段，因此需要一种能够同时具有质轻、抗冲击强度高、耐磨、耐热且耐老化的材料用于无人机桨夹的制备。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高强度无人机桨夹的制备工艺。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明提供一种高强度无人机桨夹的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1，制备改性尼龙树脂：
将尼龙树脂颗粒置于密炼机内，升温至熔融后，加入改性剂，经过搅拌混合均匀后，挤出造粒，得到改性尼龙树脂；其中，改性剂为全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末；
步骤2，准备各成分原料：
按照重量份数依次称取改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂置于干燥箱内，干燥至恒重；
步骤3，原料混合：
将步骤2中干燥后的各原料依次加入至混合机内，混合均匀后，转移至双螺杆挤出机内，通过升温熔融、混合后，挤出、造粒后，得到无人机桨夹材料颗粒；
步骤4，模具成型：
将无人机桨夹材料颗粒喂入注塑机内，通过升温并注塑成型，得到高强度无人机桨夹。
优选地，所述步骤1中，尼龙树脂颗粒包括PA66和PA6的混合料，其中，PA66和PA6的质量比是2-5:1。
优选地，所述步骤1中，改性剂与尼龙树脂颗粒的质量比是1:8-12。
优选地，所述步骤1中，改性剂的制备过程包括：
S1.合成硼化钨粉末
称取2.62g钨粉和4.36g硼粉混合在球磨装置内，通入惰性气体保护，以80-100rpm球磨速度球磨10-18h，之后将球磨后的产物置于管式炉内，以5℃/min的速度升温至1200-1400℃，烧结3-5h，自然冷却后，即得到硼化钨粉末；
S2.功能化硼化钨粉末
将硼化钨粉末分散在50％的乙醇溶液内，加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硼化钨粉末、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙醇溶液的质量比是1:0.2-0.4:10，在65-75℃下回流处理3-5h后，滤出粉末并干燥处理，得到功能化硼化钨粉末；
S3.丙烯酸酯化硼化钨粉末
先称取功能化硼化钨粉末与四氢呋喃混合，再加入少量吡啶，在超声的条件下形成均匀的分散液，然后加入丙烯酰氯，逐渐升温至45-55℃，保温搅拌反应3-5h，离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到丙烯酸酯化硼化钨粉末；其中，功能化硼化钨粉末、吡啶和四氢呋喃的质量比是1:0.1-0.3:10-20；丙烯酰氯和四氢呋喃的质量比是1.6-2.1:40-50；
S4.全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末
将丙烯酸酯化硼化钨粉末分散在N,N-二甲基甲酰胺内，丙烯酸酯化硼化钨粉末和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:10，形成均匀的第一分散液；称取全氟烷基乙基丙烯酸酯与引发剂过氧化苯甲酰混合在N,N-二甲基甲酰胺内，全氟烷基乙基丙烯酸酯、过氧化苯甲酰和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.03-0.06:10，形成第二分散液；将第一分散液升温至65-75℃，并逐渐滴加第二分散液，第一分散液和第二分散液的质量比是1:0.4-0.6，待第二分散液滴完后，继续升温至80-90℃，并保温搅拌反应4-6h，冷却后离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末。
优选地，所述步骤1中，密炼机的温度为260-280℃，密炼时间为10-20min。
优选地，所述步骤2中，改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂的质量比例为60-100：0.2-0.8：0.3-0.5：0.1-0.4：0.5-1：0.3-0.8。
优选地，所述碳纤维的直径是5-8μm，长度为200-300μm。
优选地，所述成核剂为聚乙烯基环己烷。
优选地，所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV-326、紫外线吸收剂UV-329、紫外线吸收剂UV-1130中的任意一种。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098中的任意一种。
优选地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS。
优选地，所述步骤2中，干燥箱的温度为70-80℃。
优选地，所述步骤3中，双螺杆挤出机的料筒温度为280-290℃，螺杆转速为300-400rpm。
优选地，所述步骤4中，注塑机的温度为260-290℃。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过使用改性剂对尼龙材料进行改性，使改性后的尼龙材料参与合成无人机桨夹的专用材料，经过注塑成型后，最终得到高强度无人机桨夹。本发明的方法得到的无人机桨夹相比较于常规的尼龙材料制备的无人机桨夹，具有更好力学强度，更高的耐磨性，更好的耐热老化性，且吸水率更低，能够同时满足材料质轻、抗冲击强度高、热变形温度高、抗老化好的优点，适合多种环境下无人机的使用。
2、本发明选择尼龙材料作为主料，原因是尼龙材料通常具有相比较于其他工程塑料更小的密度，所以质量相对较轻，这是其比较大的优势；此外还具有较好的机械强度。但是其耐磨度一般，热老化性能不好，抗冲击性也稍弱，吸水率偏高，这些一定程度上影响了其机械强度以及耐久使用性。
3、为了对于现有尼龙材料改性，本发明加入了自制的改性剂全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末。首先，无机化合物硼化钨具有高熔点、高硬度和化学稳定等综合性能，使其具有较好的应用意义，其次，为了进一步增强硼化钨材料的表现，对其表面功能化后，接枝了含有丙烯酸基团的化合物，再通过与有机氟化合物(全氟烷基乙基丙烯酸酯)发生共聚结合，使生成的聚合物包裹在硼化钨表面而形成壳核包覆结构。该壳核包覆结构能够与尼龙材料形成更好的交联结构，交联之后能够更均匀地分散在尼龙材料中，其中的全氟烷基聚合物外壳和硼化钨内核对于尼龙材料起到双向加强作用，使尼龙材料的性能得到了较好的改善。
4、在对硼化钨粉末功能化处理的过程中，由于溶剂是乙醇溶液，所以整体上羟基含量是非常丰富的，同时还加入了γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷作为功能剂，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷在加热的作用下会逐渐水解，水解生成活泼的硅羟基能够结合在无机材料硼化钨的表面，因此，最终得到的功能化硼化钨的表面含有非常丰富的活性羟基。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种高强度无人机桨夹的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1，制备改性尼龙树脂：
将尼龙树脂颗粒置于密炼机内，密炼机的温度为270℃，密炼时间为15min，加入改性剂，经过搅拌混合均匀后，挤出造粒，得到改性尼龙树脂；其中，改性剂为全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末；改性剂与尼龙树脂颗粒的质量比是1:10。
步骤2，准备各成分原料：
按照重量份数依次称取改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂置于干燥箱内，干燥箱的温度为80℃，干燥至恒重；其中，改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂的质量比例为80：0.5：0.4：0.3：0.8：0.6。
步骤3，原料混合：
将步骤2中干燥后的各原料依次加入至混合机内，混合均匀后，转移至双螺杆挤出机内，双螺杆挤出机的料筒温度为280-290℃，螺杆转速为350rpm，通过升温熔融、混合后，挤出、造粒后，得到无人机桨夹材料颗粒；
步骤4，模具成型：
将无人机桨夹材料颗粒喂入注塑机内，通过升温并注塑成型，注塑机的温度为260-290℃，得到高强度无人机桨夹。
其中，所述步骤1中，尼龙树脂颗粒包括PA66和PA6的混合料，其中，PA66和PA6的质量比是3:1。
其中，所述碳纤维的直径是5-8μm，长度为200-300μm。成核剂为聚乙烯基环己烷。光稳定剂为紫外线吸收剂UV-326。所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010。所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS。
其中，所述步骤1中，改性剂的制备过程包括：
S1.合成硼化钨粉末
称取2.62g钨粉和4.36g硼粉混合在球磨装置内，通入惰性气体保护，以100rpm球磨速度球磨15h，之后将球磨后的产物置于管式炉内，以5℃/min的速度升温至1300℃，烧结4h，自然冷却后，即得到硼化钨粉末；
S2.功能化硼化钨粉末
将硼化钨粉末分散在50％的乙醇溶液内，加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硼化钨粉末、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙醇溶液的质量比是1:0.3:10，在70℃下回流处理4h后，滤出粉末并干燥处理，得到功能化硼化钨粉末；
S3.丙烯酸酯化硼化钨粉末
先称取功能化硼化钨粉末与四氢呋喃混合，再加入少量吡啶，在超声的条件下形成均匀的分散液，然后加入丙烯酰氯，逐渐升温至50℃，保温搅拌反应4h，离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到丙烯酸酯化硼化钨粉末；其中，功能化硼化钨粉末、吡啶和四氢呋喃的质量比是1:0.2:15；丙烯酰氯和四氢呋喃的质量比是1.8:45；
S4.全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末
将丙烯酸酯化硼化钨粉末分散在N,N-二甲基甲酰胺内，丙烯酸酯化硼化钨粉末和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:10，形成均匀的第一分散液；称取全氟烷基乙基丙烯酸酯与引发剂过氧化苯甲酰混合在N,N-二甲基甲酰胺内，全氟烷基乙基丙烯酸酯、过氧化苯甲酰和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.04:10，形成第二分散液；将第一分散液升温至70℃，并逐渐滴加第二分散液，第一分散液和第二分散液的质量比是1:0.5，待第二分散液滴完后，继续升温至85℃，并保温搅拌反应5h，冷却后离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末。
实施例2
一种高强度无人机桨夹的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1，制备改性尼龙树脂：
将尼龙树脂颗粒置于密炼机内，密炼机的温度为260℃，密炼时间为10min，加入改性剂，经过搅拌混合均匀后，挤出造粒，得到改性尼龙树脂；其中，改性剂为全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末；改性剂与尼龙树脂颗粒的质量比是1:8。
步骤2，准备各成分原料：
按照重量份数依次称取改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂置于干燥箱内，干燥箱的温度为70℃，干燥至恒重；其中，改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂的质量比例为60：0.2：0.3：0.1：0.5：0.3。
步骤3，原料混合：
将步骤2中干燥后的各原料依次加入至混合机内，混合均匀后，转移至双螺杆挤出机内，双螺杆挤出机的料筒温度为280-290℃，螺杆转速为300rpm，通过升温熔融、混合后，挤出、造粒后，得到无人机桨夹材料颗粒；
步骤4，模具成型：
将无人机桨夹材料颗粒喂入注塑机内，通过升温并注塑成型，注塑机的温度为260-290℃，得到高强度无人机桨夹。
其中，所述步骤1中，尼龙树脂颗粒包括PA66和PA6的混合料，其中，PA66和PA6的质量比是2-5:1。
其中，所述碳纤维的直径是5-8μm，长度为200-300μm。成核剂为聚乙烯基环己烷。光稳定剂为紫外线吸收剂UV-329。所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1076。所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS。
其中，所述步骤1中，改性剂的制备过程包括：
S1.合成硼化钨粉末
称取2.62g钨粉和4.36g硼粉混合在球磨装置内，通入惰性气体保护，以80rpm球磨速度球磨10h，之后将球磨后的产物置于管式炉内，以5℃/min的速度升温至1200℃，烧结3h，自然冷却后，即得到硼化钨粉末；
S2.功能化硼化钨粉末
将硼化钨粉末分散在50％的乙醇溶液内，加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硼化钨粉末、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙醇溶液的质量比是1:0.2:10，在65℃下回流处理3h后，滤出粉末并干燥处理，得到功能化硼化钨粉末；
S3.丙烯酸酯化硼化钨粉末
先称取功能化硼化钨粉末与四氢呋喃混合，再加入少量吡啶，在超声的条件下形成均匀的分散液，然后加入丙烯酰氯，逐渐升温至45℃，保温搅拌反应3h，离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到丙烯酸酯化硼化钨粉末；其中，功能化硼化钨粉末、吡啶和四氢呋喃的质量比是1:0.1:10；丙烯酰氯和四氢呋喃的质量比是1.6:40；
S4.全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末
将丙烯酸酯化硼化钨粉末分散在N,N-二甲基甲酰胺内，丙烯酸酯化硼化钨粉末和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:10，形成均匀的第一分散液；称取全氟烷基乙基丙烯酸酯与引发剂过氧化苯甲酰混合在N,N-二甲基甲酰胺内，全氟烷基乙基丙烯酸酯、过氧化苯甲酰和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.03:10，形成第二分散液；将第一分散液升温至65℃，并逐渐滴加第二分散液，第一分散液和第二分散液的质量比是1:0.4，待第二分散液滴完后，继续升温至80℃，并保温搅拌反应4h，冷却后离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末。
实施例3
一种高强度无人机桨夹的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1，制备改性尼龙树脂：
将尼龙树脂颗粒置于密炼机内，密炼机的温度为280℃，密炼时间为20min，加入改性剂，经过搅拌混合均匀后，挤出造粒，得到改性尼龙树脂；其中，改性剂为全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末；改性剂与尼龙树脂颗粒的质量比是1:12。
步骤2，准备各成分原料：
按照重量份数依次称取改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂置于干燥箱内，干燥箱的温度为70-80℃，干燥至恒重；其中，改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂的质量比例为100：0.8：0.5：0.4：1：0.8。
步骤3，原料混合：
将步骤2中干燥后的各原料依次加入至混合机内，混合均匀后，转移至双螺杆挤出机内，双螺杆挤出机的料筒温度为280-290℃，螺杆转速为400rpm，通过升温熔融、混合后，挤出、造粒后，得到无人机桨夹材料颗粒；
步骤4，模具成型：
将无人机桨夹材料颗粒喂入注塑机内，通过升温并注塑成型，注塑机的温度为260-290℃，得到高强度无人机桨夹。
其中，所述步骤1中，尼龙树脂颗粒包括PA66和PA6的混合料，其中，PA66和PA6的质量比是5:1。
其中，所述碳纤维的直径是5-8μm，长度为200-300μm。成核剂为聚乙烯基环己烷。光稳定剂为紫外线吸收剂UV-1130。所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1098。所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS。
其中，所述步骤1中，改性剂的制备过程包括：
S1.合成硼化钨粉末
称取2.62g钨粉和4.36g硼粉混合在球磨装置内，通入惰性气体保护，以100rpm球磨速度球磨18h，之后将球磨后的产物置于管式炉内，以5℃/min的速度升温至1400℃，烧结5h，自然冷却后，即得到硼化钨粉末；
S2.功能化硼化钨粉末
将硼化钨粉末分散在50％的乙醇溶液内，加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硼化钨粉末、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙醇溶液的质量比是1:0.4:10，在75℃下回流处理5h后，滤出粉末并干燥处理，得到功能化硼化钨粉末；
S3.丙烯酸酯化硼化钨粉末
先称取功能化硼化钨粉末与四氢呋喃混合，再加入少量吡啶，在超声的条件下形成均匀的分散液，然后加入丙烯酰氯，逐渐升温至55℃，保温搅拌反应5h，离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到丙烯酸酯化硼化钨粉末；其中，功能化硼化钨粉末、吡啶和四氢呋喃的质量比是1:0.3:20；丙烯酰氯和四氢呋喃的质量比是2.1:50；
S4.全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末
将丙烯酸酯化硼化钨粉末分散在N,N-二甲基甲酰胺内，丙烯酸酯化硼化钨粉末和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:10，形成均匀的第一分散液；称取全氟烷基乙基丙烯酸酯与引发剂过氧化苯甲酰混合在N,N-二甲基甲酰胺内，全氟烷基乙基丙烯酸酯、过氧化苯甲酰和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.06:10，形成第二分散液；将第一分散液升温至75℃，并逐渐滴加第二分散液，第一分散液和第二分散液的质量比是1:0.6，待第二分散液滴完后，继续升温至90℃，并保温搅拌反应6h，冷却后离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末。
对比例1
一种无人机桨夹材料的制备工艺，与实施例1的区别为，将改性尼龙树脂替换为同质量的尼龙树脂，即不加入改性剂。
对比例2
一种无人机桨夹材料的制备工艺，与实施例1的区别为，改性尼龙树脂的制备方式不同，即改性剂的成分不同。改性剂为功能化硼化钨粉末，制备方法包括：
S1.合成硼化钨粉末
称取2.62g钨粉和4.36g硼粉混合在球磨装置内，通入惰性气体保护，以100rpm球磨速度球磨15h，之后将球磨后的产物置于管式炉内，以5℃/min的速度升温至1300℃，烧结4h，自然冷却后，即得到硼化钨粉末；
S2.功能化硼化钨粉末
将硼化钨粉末分散在50％的乙醇溶液内，加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硼化钨粉末、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙醇溶液的质量比是1:0.3:10，在70℃下回流处理4h后，滤出粉末并干燥处理，得到功能化硼化钨粉末。
对比例3
一种无人机桨夹材料的制备工艺，与实施例1的区别为，改性尼龙树脂的制备方式不同，即改性剂的成分不同。改性剂为全氟烷基乙基丙烯酸酯复合硼化钨粉末，制备方法包括：
S1.合成硼化钨粉末
称取2.62g钨粉和4.36g硼粉混合在球磨装置内，通入惰性气体保护，以100rpm球磨速度球磨15h，之后将球磨后的产物置于管式炉内，以5℃/min的速度升温至1300℃，烧结4h，自然冷却后，即得到硼化钨粉末；
S2.功能化硼化钨粉末
将硼化钨粉末分散在50％的乙醇溶液内，加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硼化钨粉末、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙醇溶液的质量比是1:0.3:10，在70℃下回流处理4h后，滤出粉末并干燥处理，得到功能化硼化钨粉末。
S3.全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末
将功能化硼化钨粉末分散在N,N-二甲基甲酰胺内，功能化硼化钨粉末和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:10，形成均匀的第一分散液；称取全氟烷基乙基丙烯酸酯混合在N,N-二甲基甲酰胺内，全氟烷基乙基丙烯酸酯和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:10，形成第二分散液；将第一分散液与第二分散液混合，第一分散液和第二分散液的质量比是1:0.5，搅拌均匀后，离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到全氟烷基乙基丙烯酸酯复合硼化钨粉末。
实验例
为了能够更加清楚地说明本发明的内容，将本发明实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备合成的无人机桨夹材料的性能进行了以下检测对比，检测项目包括：
(1)拉伸强度：参考标准ISO 527；
(2)弯曲强度：参考标准ISO 178；
(3)冲击强度：参考标准ISO 180；
(4)吸水率：检测条件：温度25℃，湿度50％；
(5)体积磨损：参考GB/T 3960，采用MM200型摩擦磨损试验机在干摩擦状态检测磨损的体积损耗。
(6)热老化：在160℃下老化处理1000h。
表1不同桨夹材料的性能展示
| 实施例1 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 拉伸强度(MPa) | 225 | 187 | 204 | 213 |
| 弯曲强度(MPa) | 284 | 221 | 253 | 269 |
| <![CDATA[缺口冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>)]]> | 18.2 | 13.4 | 14.7 | 16.6 |
| 吸水率(％) | 0.86 | 1.21 | 1.15 | 0.93 |
| <![CDATA[体积磨损率(mm<sup>3</sup>/(N·m))]]> | <![CDATA[2.9×10<sup>-5</sup>]]> | <![CDATA[7.3×10<sup>-5</sup>]]> | <![CDATA[5.6×10<sup>-5</sup>]]> | <![CDATA[3.5×10<sup>-5</sup>]]> |
| 热变形温度(℃) | 235 | 206 | 212 | 227 |
| 热老化后拉伸强度变化率(％) | -7.3 | -13.2 | -11.6 | -9.4 |
从表1中能够看出，本发明实施例1相比较于对比例1-3具有更强的拉伸强度和弯曲强度，说明其机械性能表现更好，而缺口冲击强度更高说明其韧性表现也更好，此外，还具有更低的吸水率、更好的耐磨性，以及更高的热变形温度，说明其耐热性更好，在经过热老化处理后拉伸强度变化率更低，说明其耐热老化性更强。
综上，本发明实施例1制备的桨夹材料能够同时满足材料质轻、抗冲击强度高、热变形温度高、抗老化好的优点，适合于更为恶劣环境下无人机的使用。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的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实质和范围。
Claims (10)
1.一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备改性尼龙树脂：
将尼龙树脂颗粒置于密炼机内，升温至熔融后，加入改性剂，经过搅拌混合均匀后，挤出造粒，得到改性尼龙树脂；其中，改性剂为全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末；
步骤2，准备各成分原料：
按照重量份数依次称取改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂置于干燥箱内，干燥至恒重；
步骤3，原料混合：
将步骤2中干燥后的各原料依次加入至混合机内，混合均匀后，转移至双螺杆挤出机内，通过升温熔融、混合后，挤出、造粒后，得到无人机桨夹材料颗粒；
步骤4，模具成型：
将无人机桨夹材料颗粒喂入注塑机内，通过升温并注塑成型，得到高强度无人机桨夹。
2.根据权利要求1所述的一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中，尼龙树脂颗粒包括PA66和PA6的混合料，其中，PA66和PA6的质量比是2-5:1。
3.根据权利要求1所述的一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中，改性剂的制备过程包括：
S1.合成硼化钨粉末
称取2.62g钨粉和4.36g硼粉混合在球磨装置内，通入惰性气体保护，以80-100rpm球磨速度球磨10-18h，之后将球磨后的产物置于管式炉内，以5℃/min的速度升温至1200-1400℃，烧结3-5h，自然冷却后，即得到硼化钨粉末；
S2.功能化硼化钨粉末
将硼化钨粉末分散在50％的乙醇溶液内，加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硼化钨粉末、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙醇溶液的质量比是1:0.2-0.4:10，在65-75℃下回流处理3-5h后，滤出粉末并干燥处理，得到功能化硼化钨粉末；
S3.丙烯酸酯化硼化钨粉末
先称取功能化硼化钨粉末与四氢呋喃混合，再加入少量吡啶，在超声的条件下形成均匀的分散液，然后加入丙烯酰氯，逐渐升温至45-55℃，保温搅拌反应3-5h，离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到丙烯酸酯化硼化钨粉末；其中，功能化硼化钨粉末、吡啶和四氢呋喃的质量比是1:0.1-0.3:10-20；丙烯酰氯和四氢呋喃的质量比是1.6-2.1:40-50；
S4.全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末
将丙烯酸酯化硼化钨粉末分散在N,N-二甲基甲酰胺内，丙烯酸酯化硼化钨粉末和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:10，形成均匀的第一分散液；称取全氟烷基乙基丙烯酸酯与引发剂过氧化苯甲酰混合在N,N-二甲基甲酰胺内，全氟烷基乙基丙烯酸酯、过氧化苯甲酰和N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.03-0.06:10，形成第二分散液；将第一分散液升温至65-75℃，并逐渐滴加第二分散液，第一分散液和第二分散液的质量比是1:0.4-0.6，待第二分散液滴完后，继续升温至80-90℃，并保温搅拌反应4-6h，冷却后离心收集固体颗粒，使用丙酮清洗三次后，干燥，得到全氟烷基聚合物改性硼化钨粉末。
4.根据权利要求1所述的一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中，密炼机的温度为260-280℃，密炼时间为10-20min。
5.根据权利要求1所述的一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，所述步骤2中，改性尼龙树脂、碳纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂的质量比例为60-100：0.2-0.8：0.3-0.5：0.1-0.4：0.5-1：0.3-0.8。
6.根据权利要求1所述的一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，所述碳纤维的直径是5-8μm，长度为200-300μm；所述成核剂为聚乙烯基环己烷；所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS。
7.根据权利要求1所述的一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV-326、紫外线吸收剂UV-329、紫外线吸收剂UV-1130中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，所述步骤3中，双螺杆挤出机的料筒温度为280-290℃，螺杆转速为300-400rpm。
10.根据权利要求1所述的一种高强度无人机桨夹的制备工艺，其特征在于，所述步骤4中，注塑机的温度为260-290℃。
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| GR01 | Patent grant | ||
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