[發明專利]一種芳綸纖維/環氧樹脂復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 200910048983.5
• 申請日: 2009-04-09
• 公開（公告）號: CN101538398A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 李健;周洲
• 申請（專利權）人: 上海第二工業大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;B29C35/02;D06M14/16
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本發明涉及一種芳綸纖維/環氧樹脂復合材料的制備方法，具體涉及一種新型風力發電轉子葉片用的復合材料的制備方法。

背景技術

潔凈能源是世界上人們關心的問題，風力發電則是重要的潔凈能源之一。美國風能協會AWEA(American?Wind?Energy?Association)報導世界風力發電能力在不斷擴大。世界風力發電裝置最關鍵的部分是轉子，轉子最核心的部分則是葉片。復合材料在風力發電上的應用，實際上主要就是在風力發電轉子葉片上的應用。風力發電轉子葉片占風力發電整個裝置成本的15％-20％，制造葉片的材料工藝對其成本有決定性。因此，材料的選擇，制備工藝優化對風力發電轉子葉片十分重要。風力發電轉子葉片用的材料根據葉片長度不同而選用不同的復合材料，目前最普遍采用的是玻璃纖維增強聚酯樹脂、玻璃纖維增強環氧樹脂和碳纖維增強環氧樹脂。從性能來講碳纖維增強環氧樹脂最好，玻璃纖維增強環氧樹脂次之。隨功率的增大，要求葉片長度增加，隨葉片長度的增加，葉片的質量也隨之增加，因此，風力發電由于大量采用碳纖維復合材料引起成本增加。

發明內容

為減輕風力發電轉子葉片的質量，本發明公開一種芳綸纖維/環氧樹脂復合材料的制備方法，采用馬來酸酐接枝改性芳綸纖維填充環氧樹脂，有效提高了環氧樹脂基體與芳綸纖維之間的兼容性，制備出具有更加優異力學性能的復合材料，并且馬來酸酐接枝處理工藝方法簡單，成本低，工藝性好。

一種芳綸纖維/環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于：

A)首先對芳綸纖維進行馬來酸酐接枝改性處理；

B)將處理后的芳綸纖維按重量百分比10-20％同80-90％的環氧樹脂進行機械共混；

C)將混合后的粉料放入平板硫化機模具中成型：先將爐溫升至110℃，保持60分鐘，對預成型坯料進行預塑，壓力控制在10-15MPa，再以60℃/小時的速度升溫至190℃-220℃，保溫1小時，使模壓料成型，

D)然后采用隨爐降溫的方式降溫到80℃后將壓力去掉，將模壓成型后的復合材料連同模具一起取出，冷卻至室溫，獲得復合材料。

1A)中所述馬來酸酐改性處理，改性劑的組分重量百分比為：馬來酸酐：10-20％、乙醇：70-85％、乙二胺四乙酸：5-10％。

所述的芳綸纖維/環氧樹脂復合材料用于制作風力發電機轉子葉片。

本發明的優點和積極效果是：采用馬來酸酐接枝改性芳綸纖維填充環氧樹脂，有效提高了環氧樹脂基體與芳綸纖維之間的兼容性，制備出力學性能優異的復合材料，對環境無污染，并且馬來酸酐接枝處理工藝方法簡單，成本低，工藝性好。

具體實施方式

實施例1：

復合材料的組分重量百分比為：芳綸纖維：10％，環氧樹脂：90％。

馬來酸酐改性劑各組分重量百分比如下：馬來酸酐：10％、乙醇：85％、乙二胺四乙酸：5％。

復合材料制備過程如下：

首先，對芳綸纖維進行馬來酸酐接枝改性處理。將處理后的芳綸纖維同環氧樹脂進行機械共混，然后將混合粉料放入平板硫化機模具中成型，先將爐溫升至110℃，保持60分鐘，對預成型坯料進行預塑，壓力控制在10MPa，然后再以60℃/小時的速度升溫至220℃，保溫1小時，使模壓料成型，然后采用隨爐降溫的方式降溫到80℃后將壓力去掉，將模壓成型后的復合材料連同模具一起取出，冷卻至室溫，獲得復合材料。

對制備得到的復合材料進行力學試驗，其拉伸強度可達175Mpa。

實施例2：

復合材料的組分重量百分比為：芳綸纖維：20％，環氧樹脂：80％。

馬來酸酐改性劑各組分重量百分比如下：馬來酸酐：20％、乙醇：70％、乙二胺四乙酸：5％。

復合材料制備過程如下：

首先，對芳綸纖維進行馬來酸酐接枝改性處理。將處理后的芳綸纖維同環氧樹脂進行機械共混，然后將混合粉料放入平板硫化機模具中成型，先將爐溫升至110℃，保持60分鐘，對預成型坯料進行預塑，壓力控制在15MPa，然后再以60℃/小時的速度升溫至190℃，保溫1小時，使模壓料成型，然后采用隨爐降溫的方式降溫到80℃后將壓力去掉，將模壓成型后的復合材料連同模具一起取出，冷卻至室溫，獲得復合材料。

對制備得到的復合材料進行力學試驗，其沖擊強度可達90KJ/mm²。

實施例3：

復合材料的組分重量百分比為：芳綸纖維：15％，環氧樹脂：85％。