[發明專利]一種纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法及應用

在審

• 申請號: 202211664017.8
• 申請日: 2022-12-23
• 公開（公告）號: CN115958852A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 謝珂;陳沛龍;盧森微;邵春;王厚丁;鐘嘉華;李峰;劉昱博;張輝;李波;鄧昭輝;楊航康;尚津臣;姚瑤
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: B32B17/02
• 分類號: B32B17/02;B32B17/12;B32B27/04;B32B33/00;B32B37/06;B32B37/10;B32B37/00;B32B38/00;B32B38/08;D06N3/12
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 劉峰

本發明公開了一種纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法及應用，利用半導體納米粒子SiC搭載于玻璃纖維織物表面的填料網絡結構構造方法，結合等離子體處理技術活化纖維表面，實現穩定高效的纖維搭載納米粒子結構制備，基于該結構浸潤環氧樹脂得到的復合材料內部能以納米SiC粒子作為聯結點形成電荷消散通路，顯著提升材料的表面電荷消散速率，從而提高其沿面閃絡電壓。

技術領域

本發明屬于電工絕緣材料技術領域，具體涉及到一種纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法及應用。

背景技術

環氧復合絕緣材料在實際運行中表面易積聚電荷導致沿面閃絡放電故障，嚴重威脅設備的安全。通過填料摻雜改性的方法能有效提高環氧樹脂的沿面耐壓性能，調控表面電荷與電場分布。但常規填料摻雜往往受限于團聚效應、界面勢壘等問題，導致難以獲得對環氧復合材料表面電荷穩定可控的調控方法。

隨著研究的深入，研究人員發現通過構造具有穩定結構的填料空間拓撲結構，構造聯通的填料網絡能有效提高絕緣材料表面的電荷消散速率，抑制電荷積聚，從而緩解材料表面局部區域的場強畸變效應，顯著提升材料的沿面閃絡電壓。為了獲得經濟、高效、工藝性良好的改性方法，研究者對填充材料的選材，填料網絡結構的構筑方法等方面開展了廣泛的研究。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述和/或現有技術中存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明的目的是，克服現有技術中的不足，提供一種纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：包括，

納米粒子浸潤在水性環氧樹脂水溶液中，充分混合后浸涂于預活化的玻璃纖維，干燥后即得到搭載納米粒子的纖維織物；

取環氧樹脂、固化劑及促進劑混合并攪拌均勻，真空脫氣后逐層浸潤玻璃纖維，取搭載納米粒子的纖維織物于最上層，熱壓成型、固化即得到纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂的復合材料。

作為本發明所述纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法的一種優選方案，其中：所述納米粒子包括納米SiC、ZnO、BaTiO₃、BiFeO₃。

作為本發明所述纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法的一種優選方案，其中：所述預活化的玻璃纖維的活化方法包括，將超聲清洗并干燥后的玻璃纖維布置于等離子體射流電極下方，通過向射流管通入氬氣后接通高頻高壓電源得到穩定放電的等離子體羽對玻璃纖維進行活化處理。

作為本發明所述纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法的一種優選方案，其中：所述搭載納米粒子的纖維織物，其中，納米粒子與玻璃纖維的質量比為1～4:2.24。

作為本發明所述纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法的一種優選方案，其中：所述環氧樹脂為電工絕緣環氧樹脂，包括，E-51型、E44型雙酚A環氧樹脂、S186型、OSC型脂環族環氧樹脂；所述固化劑為酸酐類固化劑，包括，甲基四氫苯酐、六氫苯酐、馬來酸酐；所述促進劑為環氧-酸酐體系用促進劑，包括，2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、芐胺、甘油。

作為本發明所述纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法的一種優選方案，其中：所述環氧樹脂、固化劑、促進劑的質量比為80～120:60～100:1～2。

作為本發明所述纖維搭載納米粒子填充環氧樹脂制備復合材料的方法的一種優選方案，其中：所述環氧樹脂與玻璃纖維織物的質量比為3～5:5～7。