無人機行業(yè)情況

中國是全球領(lǐng)先的無人機生產(chǎn)制造大國，世界上超過70%的無人機是在深圳制造。無人機在中國的興起并非意外，作為全球首屈一指的制造業(yè)大國，中國能夠以其低成本的優(yōu)勢進行快速大規(guī)模的新技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)和制造，并且依托國內(nèi)巨大的消費市場，在無人機的細分應(yīng)用領(lǐng)域，全國范圍內(nèi)更是涌現(xiàn)了一批又一批的優(yōu)秀無人機生產(chǎn)制造企業(yè)。

無人機的應(yīng)用包括煙花表演、環(huán)境監(jiān)測、測繪、消防、快遞物流、災(zāi)情評估、軍事、農(nóng)林牧業(yè)等領(lǐng)域。隨著社會進步和科技發(fā)展，無人機應(yīng)用的日益擴大及其用戶群體不斷壯大，催生出了巨大的市場潛力，中國的無人機飛行器在各個行業(yè)大顯身手，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴張，產(chǎn)業(yè)規(guī)模飛速增長。

隨著無人機的大規(guī)模發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開發(fā)，除了飛控系統(tǒng)，智能軟件等方面，無人機硬件用材料也在不斷變化，性能更加優(yōu)良的復(fù)合材料是無人機實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)、應(yīng)用領(lǐng)域擴張的基石。

其中，無人機螺旋槳是一種技術(shù)含量高，制造工藝復(fù)雜，材料性能要求苛刻的重要部件，基于此，螺旋槳材質(zhì)的選擇也成為無人機廠商的關(guān)注重點。

無人機槳葉材質(zhì)特點

對于無人機來說，螺旋槳是其順利飛行的重要組成部分，螺旋槳選擇的好壞影響著飛行任務(wù)能否順利地進行。螺旋槳選的好可以增強飛行的穩(wěn)定性，增強飛行的手感，反之如果螺旋槳選的不好，則會增加飛行的不穩(wěn)定因素，影響飛行任務(wù)，嚴重的可能導致炸機現(xiàn)象的出現(xiàn)。

無人機螺旋槳按材質(zhì)與加工工藝的不同可大致分為塑料螺旋槳、碳纖維增強熱固性塑料螺旋槳、碳纖維增強熱塑性螺旋槳。

塑料螺旋槳

純塑料螺旋槳搭配空心杯電機，這個在玩具飛機上面很常見，常用注塑工藝，易于加工，成本低，模具加工精度高，重量輕、耐用、柔性較好，但其葉片易變形、強度低，只能制作玩具級小型產(chǎn)品。

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碳纖維增強熱固性塑料螺旋槳

碳纖維增強熱固性塑料螺旋槳在行業(yè)級無人機中比較常見，其優(yōu)點是重量輕，抗張強度高，耐摩擦；缺點則是材性屬于性脆材料無法修復(fù)，需采用熱壓成型工藝，能耗高，成型時間長、效率低，加工困難，制作成本高。

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碳纖維增強熱塑性螺旋槳

碳纖維增強熱塑性螺旋槳既可以在消費級無人機使用，又可以在工業(yè)級無人機使用，同時保持了塑料和碳纖維兩者的特點，價格適中，并且塑料與碳纖維的比例可控制調(diào)節(jié)，機械強度可控，動態(tài)平衡相對碳纖維來說更好做，靜音降噪效果顯著，采用注塑加工工藝，易于加工且加工成本低。

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針對農(nóng)用無人機等較大型的行業(yè)無人機槳葉來說，一方面要對無人機機身減重，二是在減重的同時還要保持機身材料的性能優(yōu)異，這時候常規(guī)材料已經(jīng)無法滿足要求，碳纖維特種尼龍復(fù)合材料逐漸走入市場。

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碳纖維增強尼龍復(fù)合材料

無人機槳葉材質(zhì)方案

PA66+PA MACM12+CF

PA66（己二酸己二酰胺），常規(guī)工程塑料，熔點260 ，常用做汽車，電動工具結(jié)構(gòu)支撐件，PA66較常規(guī)塑料的機械強度較高，但其吸水性易導致制品變形；透明尼龍PA MACM12，常用作眼鏡框，汽車油杯等領(lǐng)域，較高回彈性，既有強度又有韌性，流動性好，吸水性低，可以彌補PA66的一些缺陷。

該方案重點在于PA MACM12的高流動性可以提高復(fù)合材料的碳纖維添加比例，從而提高整體材料的機械強度。

高溫尼龍PPA+CF

高溫尼龍在無人機槳葉上常用的是PA6T（聚對苯二甲酸己二酰胺），屬半芳香族尼龍，具有機械強度高、剛性強、吸水性低、結(jié)晶速度快，熱變形溫度高的優(yōu)點。但由于高溫尼龍聚合工藝復(fù)雜，國內(nèi)自有產(chǎn)能嚴重不足，成本居高不下，并且常出現(xiàn)缺貨情況；高溫尼龍熔點達到320 以上，加工成型能耗太高，設(shè)備磨損嚴重，結(jié)晶成型速度太快，制造大型葉片加工難度較高。

PA MXD6+PA612+CF

PA MXD6（聚己二酸間苯二甲酰胺），屬半芳香族尼龍，具有彎曲模量高，剛性強，吸水率低，尺寸收縮率小，適于加工尺寸精度要求高的薄壁型制品，并且具有其他材料所不具備的高扭矩特點（這點特別適合做螺旋槳）。其間苯結(jié)構(gòu)，使PA MXD6為半結(jié)晶性尼龍，熔點在235 左右，具有易于加工節(jié)能低耗的特點，但其剛性太強，韌性不足，需要添加一定比例的長鏈尼龍PA612回調(diào)其韌性。

上述數(shù)據(jù)由 東莞市安塑億高分子材料科技有限公司提供

方案整體對比

三種方案中，PA66在機械強度和吸水性、尺寸精度上略有不足，主要通過PA MACM12的高流動性提高碳纖維添加量來提高機械強度；PA MXD6與PA6T均屬于半芳香族尼龍，分子內(nèi)苯環(huán)結(jié)構(gòu)使其機械強度較高，吸水性較低，尺寸穩(wěn)定性較好。

PA66熔點260 ，能耗適中，加工工藝較簡單；PA6T熔點320 ，是三種方案中能耗最高，加工難度最大的；PA MXD6熔點235 ，在能耗方面最小，同時具有高流動、高剛性、高強度的特點，易于制造較高碳纖維填充材料，其不完全結(jié)晶性，使其結(jié)晶成型速度較慢，保持比較好的制品表觀。

在成本方面，PA66目前受制于上游原材料緊缺，價格偏高，預(yù)計國內(nèi)己二腈、己二胺產(chǎn)能釋放后會有所緩解，PA MACM12是該文所有材料中最貴的，北京安耐吉的透明尼龍正在增產(chǎn)，力求加快國產(chǎn)化進程，擴大其應(yīng)用范圍。PA6T主要產(chǎn)能主要集中在國外化工巨頭，國內(nèi)產(chǎn)能也在逐步增加，卻產(chǎn)量嚴重不足，價格居高不下。

當前PA MXD6價格與PA6T相仿，但PA MXD6目前已實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化，《北京安耐吉2萬噸尼龍聚合項目》投產(chǎn)后將成為國內(nèi)最大的PA MXD6聚合廠商，隨著產(chǎn)能的逐步擴大，成本也會逐步下降。

綜合來看，PA MXD6無人機槳葉復(fù)合材料方案，在性能、加工性、能耗、成本、供應(yīng)穩(wěn)定性各方面具有其他方案所不具備的優(yōu)勢，是無人機槳葉材料的優(yōu)選方案。