一种纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法及应用，利用半导体纳米粒子SiC搭载于玻璃纤维织物表面的填料网络结构构造方法，结合等离子体处理技术活化纤维表面，实现稳定高效的纤维搭载纳米粒子结构制备，基于该结构浸润环氧树脂得到的复合材料内部能以纳米SiC粒子作为联结点形成电荷消散通路，显著提升材料的表面电荷消散速率，从而提高其沿面闪络电压。而提高其沿面闪络电压。而提高其沿面闪络电压。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法及应用


[0001]本专利技术属于电工绝缘材料
，具体涉及到一种纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法及应用。

技术介绍

[0002]环氧复合绝缘材料在实际运行中表面易积聚电荷导致沿面闪络放电故障，严重威胁设备的安全。通过填料掺杂改性的方法能有效提高环氧树脂的沿面耐压性能，调控表面电荷与电场分布。但常规填料掺杂往往受限于团聚效应、界面势垒等问题，导致难以获得对环氧复合材料表面电荷稳定可控的调控方法。
[0003]随着研究的深入，研究人员发现通过构造具有稳定结构的填料空间拓扑结构，构造联通的填料网络能有效提高绝缘材料表面的电荷消散速率，抑制电荷积聚，从而缓解材料表面局部区域的场强畸变效应，显著提升材料的沿面闪络电压。为了获得经济、高效、工艺性良好的改性方法，研究者对填充材料的选材，填料网络结构的构筑方法等方面开展了广泛的研究。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：包括，
[0008]纳米粒子浸润在水性环氧树脂水溶液中，充分混合后浸涂于预活化的玻璃纤维，干燥后即得到搭载纳米粒子的纤维织物；
[0009]取环氧树脂、固化剂及促进剂混合并搅拌均匀，真空脱气后逐层浸润玻璃纤维，取搭载纳米粒子的纤维织物于最上层，热压成型、固化即得到纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂的复合材料。
[0010]作为本专利技术所述纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法的一种优选方案，其中：所述纳米粒子包括纳米SiC、ZnO、BaTiO3、BiFeO3。
[0011]作为本专利技术所述纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法的一种优选方案，其中：所述预活化的玻璃纤维的活化方法包括，将超声清洗并干燥后的玻璃纤维布置于等离子体射流电极下方，通过向射流管通入氩气后接通高频高压电源得到稳定放电的等离子体羽对玻璃纤维进行活化处理。
[0012]作为本专利技术所述纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法的一种优
选方案，其中：所述搭载纳米粒子的纤维织物，其中，纳米粒子与玻璃纤维的质量比为1～4:2.24。
[0013]作为本专利技术所述纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法的一种优选方案，其中：所述环氧树脂为电工绝缘环氧树脂，包括，E
‑
51型、E44型双酚A环氧树脂、S186型、OSC型脂环族环氧树脂；所述固化剂为酸酐类固化剂，包括，甲基四氢苯酐、六氢苯酐、马来酸酐；所述促进剂为环氧
‑
酸酐体系用促进剂，包括，2，4，6
‑
三(二甲氨基甲基)苯酚、苄胺、甘油。
[0014]作为本专利技术所述纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法的一种优选方案，其中：所述环氧树脂、固化剂、促进剂的质量比为80～120:60～100:1～2。
[0015]作为本专利技术所述纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法的一种优选方案，其中：所述环氧树脂与玻璃纤维织物的质量比为3～5:5～7。
[0016]作为本专利技术所述纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法的一种优选方案，其中：所述热压成型，其中，热压温度为80～160℃，热压压力为8～10MPa，热压时间为20～60min。
[0017]作为本专利技术所述纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法的一种优选方案，其中：所述固化，其中，固化温度为25℃～160℃，固化时间为2～10h。
[0018]本专利技术的再一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的应用。
[0019]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：包括，
[0020]将所述复合材料应用于绝缘器件的制备，能有效提升器件表面电荷的消散速率，从而缓解材料表面场强畸变，提高沿面闪络电压。
[0021]本专利技术有益效果：
[0022](1)本专利技术利用半导体纳米粒子搭载于玻璃纤维织物表面的填料网络结构构造方法，结合等离子体处理技术活化纤维表面，实现稳定高效的纤维搭载纳米粒子结构制备。
[0023](2)基于该结构浸润环氧树脂得到的复合材料内部能以纳米粒子作为联结点形成电荷消散通路，显著提升材料的表面电荷消散速率，从而提高其沿面闪络电压。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0025]图1为本专利技术纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法流程图。
[0026]图2为本专利技术实施例1中不同纳米SiC搭载量玻璃纤维的微观表征结果图。
[0027]图3为本专利技术实施例1中纤维搭载纳米SiC结构环氧复合材料的微观表征结果图。
[0028]图4为本专利技术实施例2的直流沿面闪络测试平台示意图。
[0029]图5为本专利技术实施例2的表面电荷测试平台示意图。
[0030]图6为本专利技术实施例2中不同纳米SiC用量下的环氧复合材料闪络电压测试结果图。
[0031]图7为本专利技术实施例2中不同纳米SiC用量下的环氧复合材料表面电荷衰减曲线图。
[0032]图8为本专利技术对比例1中未经等离子体处理和经过等离子体处理的玻璃纤维搭载纳米SiC改性环氧复合材料的闪络电压威布尔分布图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0034]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0035]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0036]实施例1
[0037]分别按照1g、1.4g、2g、2.7g、4g的质量取纳米SiC粉末于烧杯中，加入适量去离子水，室温下搅拌10min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法，其特征在于：包括，纳米粒子浸润在水性环氧树脂水溶液中，充分混合后浸涂于预活化的玻璃纤维，干燥后即得到搭载纳米粒子的纤维织物；取环氧树脂、固化剂及促进剂混合并搅拌均匀，真空脱气后逐层浸润玻璃纤维，取搭载纳米粒子的纤维织物于最上层，热压成型、固化即得到纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂的复合材料。2.如权利要求1所述的纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法，其特征在于：所述纳米粒子包括纳米SiC、ZnO、BaTiO3、BiFeO3。3.如权利要求1所述的纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法，其特征在于：所述预活化的玻璃纤维的活化方法包括，将超声清洗并干燥后的玻璃纤维布置于等离子体射流电极下方，通过向射流管通入氩气后接通高频高压电源得到稳定放电的等离子体羽对玻璃纤维进行活化处理。4.如权利要求1或2所述的纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法，其特征在于：所述搭载纳米粒子的纤维织物，其中，纳米粒子与玻璃纤维的质量比为1～4:2.24。5.如权利要求1所述的纤维搭载纳米粒子填充环氧树脂制备复合材料的方法，其特征在于：所述环氧树脂为电工绝缘环氧树脂，包括，E
‑
51型、E44型双酚A环氧树脂、S186型、OSC型脂环族环氧树脂；所述固化...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢珂，陈沛龙，卢森微，邵春，王厚丁，钟嘉华，李峰，刘昱博，张辉，李波，邓昭辉，杨航康，尚津臣，姚瑶，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：