本发明专利技术公开了一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料，由以下重量份的组分组成：环氧树脂100份、偶联剂0.25‑0.75份、水‑丙酮溶液50‑150份、纳米氧化锌10‑20份、固化剂70‑120份、促进剂0.6‑3份，增韧剂2‑12份。其制备方法：将改性纳米氧化锌加入到环氧树脂中，在水浴条件下搅拌并超声处理；然后加入固化剂、促进剂和增韧剂，继续搅拌并超声处理；再真空脱泡、固化即得。本发明专利技术复合材料具有优良的电学特性，特别是真空条件下，针板电极极不均匀电场中，其优良的耐局放特性，局放起始电压比纯环氧树脂提高了29.2％，可为提高材料在不均匀电场下的耐电水平提供依据，且本发明专利技术复合材料的制备方法成本低廉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料，本专利技术还涉及一种该复合材料的制备方法。
技术介绍
在众多的聚合物电介质中，环氧树脂由于具有良好的电绝缘性能，被广泛用作电力系统电气设备的绝缘材料。但是，固化之后的环氧树脂往往存在疲劳寿命短、耐热性、易应力开裂和抗冲击韧性差等缺点。研究发现，通过添加纳米粒子，环氧树脂的机械性能和电气性能都有一定程度的提高。纳米氧化锌具有比其他纳米材料更加优良的非线性压敏性质，以纳米氧化锌为填料的复合材料具有优良的非线性特性，可以在不均匀电场的改善中发挥重要作用。而将纳米氧化锌直接添加到环氧树脂中会因为易团聚、分散性差，与基料结合力弱等缺点造成界面缺陷，使材料性能下降。所以，在制备复合材料之前有必要对纳米氧化锌进行表面改性，改善与有机基料之间结合力，从而最大限度地提高材料性能和填充量，降低原料成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料，该复合材料具有良好的非线性电学特性和优良的耐局放特性。本专利技术的另一个目的是提供一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料，由以下重量份的组分组成：环氧树脂100份、偶联剂0.25-0.75份、水-丙酮溶液50-150份、纳米氧化锌10-20份、固化剂70-120份、促进剂0.6-3份，增韧剂2-12份。本专利技术的特点还在于，环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51；纳米氧化锌的平均粒径为50nm，比表面积为20-60m2/g。偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH570)，固化剂为甲基四氢苯酐，促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)，增韧剂为DH410。本专利技术所采用的第二个技术方案是，一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，按重量份分别称取以下组分：环氧树脂100份、偶联剂0.25-0.75份、水-丙酮溶液50-150份、纳米氧化锌10-20份、固化剂70-120份、促进剂0.6-3份，增韧剂2-12份；步骤2，室温下，将偶联剂和水-丙酮溶液混合后用盐酸调节pH至酸性，进行水解反应；然后加入纳米氧化锌，恒温水浴搅拌后减压过滤，用去离子水洗涤至无氯离子，产物经干燥后活化，得到改性纳米氧化锌；步骤3，将步骤2得到的改性纳米氧化锌加入到环氧树脂中，在水浴条件下搅拌并超声处理；步骤4，向步骤3的混合液中加入固化剂、促进剂和增韧剂，继续搅拌并超声处理；步骤5，将步骤4得到的混合液真空脱泡后进行固化处理，得到纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料。本专利技术的特点还在于，步骤1中偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH570)，固化剂为甲基四氢苯酐，促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)，增韧剂为DH410。步骤2中在室温下，采用盐酸调节pH至4-6，水解时间为3-4h；恒温水浴温度为50-80℃，搅拌转速为1200-2000r/min，搅拌时间为30-60min；活化温度为110-140℃，活化时间为8-10h。步骤3中水浴温度为50-80℃，搅拌转速为1200-2000r/min，超声处理时功率为200-1000W、频率20-40kHz，处理时间为30-60min。步骤4中水浴温度为50-80℃，搅拌转速为1200-2000r/min，超声处理时功率为200-1000W、频率20-40kHz，处理时间为15-30min。步骤5中真空脱泡是将步骤4处理后的混合液放入抽真空装置，相对真空为-0.09--0.1Mpa，抽真空15-60min，随后加热至30-50℃并保温30-60min脱去混合液中的气泡。步骤5中固化处理是将真空脱泡后的混合液倒入经脱模剂JD909处理的模具中，在烘箱中加热至90-105℃并保温1-1.5h，然后继续加热至110-120℃并保温1-1.5h，再继续加热至140-150℃并保温2-3h。本专利技术的有益效果是，本专利技术复合材料具有优良的非线性电学特性，并且在真空条件下，针板电极极不均匀电场中，其优良的耐局放特性，局放起始电压比纯环氧树脂提高了16.2％以上，可为提高材料在不均匀电场下的耐电水平提供依据，且本专利技术复合材料的制备方法成本低廉。附图说明图1是本专利技术纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料的扫描电镜图；图2是本专利技术纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料的电导特性图；图3是本专利技术纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料介电特性图；图4是本专利技术纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料的局放耐受特性图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料，由以下重量份的组分组成：环氧树脂100份、偶联剂0.25-0.75份、水-丙酮溶液50-150份、纳米氧化锌10-20份、固化剂70-120份、促进剂0.6-3份，增韧剂2-12份。环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51；纳米氧化锌的平均粒径为50nm，比表面积为20-60m2/g。偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH570)，固化剂为甲基四氢苯酐，促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)，增韧剂为DH410。上述纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，按重量份分别称取以下组分：环氧树脂100份、偶联剂0.25-0.75份、水-丙酮溶液50-150份、纳米氧化锌10-20份、固化剂70-120份、促进剂0.6-3份，增韧剂2-12份；步骤2，室温下，将偶联剂和水-丙酮溶液混合后用盐酸调节pH至4-6，进行水解反应3-4h；然后加入纳米氧化锌，50-80℃恒温水浴下、转速为1200-2000r/min，搅拌30-60min后减压过滤，用去离子水洗涤至无氯离子，产物经干燥后在110-140℃下活化8-10h，得到改性纳米氧化锌；步骤3，将步骤2得到的改性纳米氧化锌加入到环氧树脂中，在50-80℃水浴条件下转速为1200-2000r/min下搅拌并超声处理，超声处理时功率为200-1000W、频率20-40kHz，处理时间为30-60min；步骤4，向步骤3的混合液中加入固化剂、促进剂和增韧剂，继续在50-80℃水浴条件下转速为1200-2000r/min下搅拌并超声处理，超声处理时功率为200-1000W、频率20-40kHz，处理时间为15-30min；步骤5，将步骤4处理后的混合液放入抽真空装置，相对真空为-0.09--0.1Mpa，抽真空15-60min，随后加热至30-50℃并保温30-60min脱去混合液中的气泡；步骤6，将步骤5真空脱泡后的混合液倒入经脱模剂JD909处理的模具中，在烘箱中加热至90-105℃并保温1-1.5h，然后继续加热至110-120℃并保温1-1.5h，再继续加热至140-150℃并保温2-3h，即得。附图1所示为本专利技术制备的环氧树脂基纳米氧化锌复合材料的断面扫描电镜图，从图1中可看出粒子基本呈纳米级分布，并且分散较均匀无明显团聚现象。附图2所示含为不同配比的纳米ZnO/EP复合材料的电导特性曲线，纯EP和10％样品的电导特性都没有表现出非线性，但是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：环氧树脂100份、偶联剂0.25‑0.75份、水‑丙酮溶液50‑150份、纳米氧化锌10‑20份、固化剂70‑120份、促进剂0.6‑3份，增韧剂2‑12份。
【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：环氧树脂100份、偶联剂0.25-0.75份、水-丙酮溶液50-150份、纳米氧化锌10-20份、固化剂70-120份、促进剂0.6-3份，增韧剂2-12份。2.根据权利要求1所述的纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料，其特征在于，环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51；纳米氧化锌的平均粒径为50nm，比表面积为20-60m2/g。3.根据权利要求1或2所述的纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料，其特征在于，偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷，固化剂为甲基四氢苯酐，促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚，增韧剂为DH410。4.一种纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，按重量份分别称取以下组分：环氧树脂100份、偶联剂0.25-0.75份、水-丙酮溶液50-150份、纳米氧化锌10-20份、固化剂70-120份、促进剂0.6-3份，增韧剂2-12份；步骤2，室温下，将偶联剂和水-丙酮溶液混合后用盐酸调节pH至酸性，进行水解反应；然后加入纳米氧化锌，恒温水浴搅拌后减压过滤，用去离子水洗涤至无氯离子，产物经干燥后活化，得到改性纳米氧化锌；步骤3，将步骤2得到的改性纳米氧化锌加入到环氧树脂中，在水浴条件下搅拌并超声处理；步骤4，向步骤3的混合液中加入固化剂、促进剂和增韧剂，继续搅拌并超声处理；步骤5，将步骤4得到的混合液真空脱泡后进行固化处理，得到纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料。5.根据权利要求4所述的纳米氧化锌改性环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨国清，郭玥，季东旭，王德意，王诗成，黎洋，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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