[發明專利]纖維增強環氧樹脂基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910809232.4
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110396280B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 宋曉;李雷;謝杰;孟果;高磊
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司內鄉縣供電公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L83/08;C08L1/02;C08K3/04;C08J5/04
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司 41132
• 代理人: 季發軍

本發明涉及一種用于輸電導線的纖維增強環氧樹脂基復合材料及其制備方法，屬于復合材料技術領域。纖維增強環氧樹脂基復合材料，由如下重量份的原料制備而成：環氧樹脂50?60份、納米纖維素20?30份、超支化氨基改性聚硅氧烷10?20份、芐基二甲胺1?10份、固化劑0.5?4份。本發明所得復合材料在室溫條件下的抗拉強度為101?120MPa，彎曲強度為127?158MPa，沖擊韌性為15.3?17.5kJ/m²，綜合力學性能優異。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種用于輸電導線的纖維增強環氧樹脂基復合材料及其制備方法。

背景技術

纖維增強環氧樹脂復合材料是一種以環氧樹脂為基體，纖維為增強材料的高性能新型材料，具有優異的機械性能和電化學性能，相對于原始材料性能明顯提升。如具有比強度高、抗疲勞、比模量高、耐腐蝕、可設計性強和便于整體成型等特點。近些年，在節能輸電導線方面已成為研究熱點且得到了重要的應用，但仍存在一些技術問題不能很好地解決，使得纖維增強環氧樹脂復合材料難以商業化。纖維增強環氧樹脂復合材料中的纖維表面光滑、表面能低、活性官能團少且與基體樹脂的潤濕性差；基體樹脂固化后交聯密度較高，內應力高，質地脆，抗沖擊性差的問題使得復合材料界面粘結不良，層間剪切強度低，抗沖擊韌性差，導致了復合材料在高技術領域無法廣泛應用。

公開號為CN 108084655 A的專利文獻提供了一種耐低溫環氧樹脂材料及制備方法，所述材料由環氧樹脂、雜萘聯苯聚芳醚砜、石墨烯和固化劑組成，該發明的石墨烯和雜萘聯苯聚芳醚砜具有協同作用，石墨烯調控了雜萘聯苯聚芳醚砜和環氧樹脂在固化過程中的相分離程度，使復合材料的相結構在固化過程中停留在“雙連續相結構”，從而使環氧脂復合材料具有良好的超低溫韌性；本發明通過調整各種組分配比和含量使得石墨烯和雜萘聯苯聚芳醚砜實現協同作用并得到綜合耐低溫性能大幅度提升的環氧樹脂材料，即本發明的環氧樹脂材料具有在液氮溫度下力學性能高、熱穩定性優良等優點，且易于制造和加工。該發明所得復合材料液氮溫度下的抗拉強度、沖擊強度以及斷裂韌性改善效果一般，有待改進。

公開號為CN109608824A的專利文獻公開了一種納米氮化硅纖維/環氧樹脂復合材料的制備方法，該納米氮化硅纖維/環氧樹脂復合材料通過將環氧樹脂、環氧樹脂固化劑和促進劑的混合材料浸漬至多孔納米氮化硅纖維框架中，并進行高溫固化后制備得到，其中，納米氮化硅纖維在納米氮化硅纖維/環氧樹脂復合材料的體積分數為20vol％～60vol％。該發明制備的環氧樹脂復合材料內部的納米氮化硅纖維為連續相，可大幅度提高復合材料的高低溫力學性能、熱導率、抗高溫蠕變能力和斷裂韌性。該復合材料制備工藝繁瑣，加工困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種用于輸電導線的纖維增強環氧樹脂復合材料，以提高復合材料的力學性能。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

纖維增強環氧樹脂基復合材料，由如下重量份的原料制備而成：環氧樹脂50-60份、納米纖維素20-30份、超支化氨基改性聚硅氧烷10-20份、芐基二甲胺1-10份、固化劑0.5-4份。

優選地，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、三官能度環氧樹脂或四官能度環氧樹脂。

優選地，所述納米纖維素為細菌纖維素、細菌纖維素-碳納米管復合材料或細菌纖維素-石墨烯復合材料。

優選地，所述固化劑為4,4’二氨基二苯砜和1-甲基咪唑的一種或兩種的混合物。

優選地，所述4,4’二氨基二苯砜和1-甲基咪唑的重量比為1：（1-3）。

優選地，所述纖維增強環氧樹脂基復合材料，由如下重量份的原料制備而成：環氧樹脂55份、納米纖維素25份、超支化氨基改性聚硅氧烷16份、芐基二甲胺5份、固化劑2.5份。

優選地，所述纖維增強環氧樹脂基復合材料的制備方法，包括如下步驟：