【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料，尤其涉及一种高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、目前，高透光材料因为密度低且具有高透光率，广泛应用于太阳电池封装、太阳能光伏板封装、温室大棚、智能门窗、光电器件、手机背板等领域。但是为了使材料具有一定的力学、光学、电学等性质，一般会在光学透明材料基体中添加颗粒、纤维等填料，但是这样会降低材料的透光性。
2、环氧树脂具有1.1～1.2g/m3的密度，且透光率可达95％，与玻璃纤维复合后也具有较好的力学性能，在透光材料领域得到了广泛应用。由于玻璃纤维与传统环氧树脂存在较高的折射率差值，需要通过调整树脂基体的折射率至与玻璃纤维接近，才能获得高透光性的复合材料。同时玻璃纤维在生产过程中会用到浸润剂来使得连续的玻璃纤维细长丝合股成纱线状，增加其表面极性、韧性和强度，而一般使用的浸润剂不适用于透光复合材料，因为浸润剂与玻璃纤维的折射率差值较大，这会导致光在树脂基体和玻璃纤维的界面位置传播时发生较大程度的漫反射和散射，仍会出现较为明显的玻璃纤维纹理，从而导致复合材料透光率下降和雾度上升。
技术实现思路
1、针对以上技术问题，本专利技术公开了一种高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料及其制备方法，改善了现有技术中因为玻璃纤维表面浸润剂与玻璃纤维折射率相差较大，而导致的高透光复合材料明显可见玻璃纤维纹理、以及光学性能的下降的问题。其中的高透光值透光率不小于88％。
2、对此，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种高透
4、步骤s1，对玻璃纤维进行清洗干燥，得到预处理后的玻璃纤维，将所述预处理后的玻璃纤维浸润在浸润剂中，超声处理0.5～4h，取出玻璃纤维，清洗、真空干燥，得到表面处理的玻璃纤维；所述浸润剂包含的成分及其质量分数为：0.5～2份聚乙烯吡咯烷酮，0.5～2份聚乙烯醇，0.5～5份液态环氧树脂，0.1～0.7份硅烷偶联剂，0.1～0.7份浸润助剂，80～97份浸润剂分散液；
5、步骤s2，将环氧树脂主材加热，混合均匀，加入固化剂、促进剂后，分散混合均匀，得混合物；其中，所述环氧树脂主材为双酚a环氧树脂、氢化环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种或两种以上的混合物；
6、步骤s3，将所述混合物加热至融化，将所述表面处理的玻璃纤维加入到混合物，在真空环境下进行充分浸润，得到预浸片，加热真空固化。
7、采用此技术方案，先对玻璃纤维进行了表面处理，调整了环氧树脂基体与玻璃纤维界面处的折射率，减少高透光玻璃纤维复合材料明显可见的玻璃纤维纹理，进一步提升高透光玻璃纤维复合材料的透光性能。
8、具体而言，采用浸润剂包覆在玻璃纤维表面后，可减少光在树脂基体和玻璃纤维的界面位置传播时发生的漫反射和散射次数，减少可见玻璃纤维纹理的问题，进一步提升高透光玻璃纤维复合材料的透光性能，并且该浸润剂可通过调整折射率，匹配不同树脂配方以及玻璃纤维的折射率。关于浸润剂中的含聚乙烯吡咯烷酮以及聚乙烯醇，这两种组分可将浸润剂中的其他组分包裹在玻璃纤维表面，保护其他组分，以减少环氧树脂基体中的固化剂、促进剂对浸润剂中的环氧树脂的折射率的影响。
9、作为本专利技术的进一步改进，该制备方法还包括步骤s4，将所述预浸片进行叠层，再加热真空固化。
10、作为本专利技术的进一步改进，所述浸润剂包含的成分及其质量分数为：0.5～2份聚乙烯吡咯烷酮，0.5～1份聚乙烯醇，0.5～5份液态环氧树脂，0.1～0.5份硅烷偶联剂，0.1～0.5份浸润助剂，93-95份浸润剂分散液。
11、作为本专利技术的进一步改进，步骤s1中，所述浸润剂采用如下步骤制备：将聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇加入到浸润剂分散液中，分散均匀；然后加入液态环氧树脂、硅烷偶联剂、浸润助剂，混合均匀，得到浸润剂。
12、作为本专利技术的进一步改进，将聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇加入到浸润剂分散液中，在50～100℃下搅拌分散0.5～2h；降至室温后加入液态环氧树脂、硅烷偶联剂、浸润助剂，搅拌分散0.5～3h。
13、作为本专利技术的进一步改进，步骤s1中，所述真空干燥的条件为：100～120℃下真空干燥5～30min。
14、作为本专利技术的进一步改进，所述浸润剂分散液为去离子水、无水乙醇、甲醇、乙酸中的至少一种。
15、作为本专利技术的进一步改进，所述液态环氧树脂为双酚a环氧树脂、氢化环氧树脂中的至少一种。
16、作为本专利技术的进一步改进，所述液态环氧树脂的透光率在90％以上，折射率为玻璃纤维折射率±0.05。
17、作为本专利技术的进一步改进，所述硅烷偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂中的至少一种。
18、作为本专利技术的进一步改进，所述浸润助剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯、聚山梨酯、十二烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、壬基酚聚氧乙烯醚、苯乙基苯酚聚氧乙烯醚等表面活性剂中的至少一种。
19、作为本专利技术的进一步改进，步骤s1中，对玻璃纤维进行清洗干燥包括：将玻璃纤维浸泡在溶剂中进行超声清洗0.5～2h，重复2～4遍，在去离子水中超声清洗0.5～2h，重复2～3遍，在100～120℃下真空干燥5～30min，得预处理玻璃纤维。进一步地，所述溶剂包含无水乙醇、丙酮、乙醚、乙酸、乙腈、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、氯仿中的一种或两种以上的组合。
20、进一步地，所述浸润剂在移除浸润剂分散液后(即在清洗干燥后)的折射率与所述玻璃纤维的折射率差值为±0.005。
21、作为本专利技术的进一步改进，所述环氧树脂主材的折射率为1.45～1.61，为无色透明或淡黄色透明。进一步地，所述环氧树脂主材固化后的折射率与玻璃纤维的折射率差值为±0.005。
22、作为本专利技术的进一步改进，步骤s3中，所述预浸片中，所述表面处理的玻璃纤维的质量百分比为30～70％。
23、作为本专利技术的进一步改进，步骤s2中，所述环氧树脂主材为双酚a环氧树脂、氢化环氧树脂、酚醛环氧树脂，所述环氧树脂主材与固化剂、促进剂的质量分数分别为：双酚a环氧树脂10～40份，氢化环氧树脂30～80份，酚醛环氧树脂10～60，固化剂4～40份，促进剂0.3～4份。
24、进一步地，所述固化剂为双氰胺、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二胺基二苯砜、甲基六氢苯酐中的至少一种。进一步地，所述促进剂为三氟化硼乙胺、2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚、苄基二甲胺、2-甲基咪唑中的至少一种。
25、作为本专利技术的进一步改进，所述玻璃纤维为e-玻璃纤维，s-玻璃纤维中的至少一种；折射率偏差为±0.0003。进一步地，所述玻璃纤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：还包括步骤S4，将所述预浸片进行叠层，再加热真空固化；
3.根据权利要求2所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：将聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇加入到浸润剂分散液中，在50～100℃下搅拌分散0.5～2h；降至室温后加入液态环氧树脂、硅烷偶联剂、浸润助剂，搅拌分散0.5～3h；所述液态环氧树脂的透光率在90％以上，折射率为所述玻璃纤维的折射率±0.05；
4.根据权利要求3所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述浸润剂分散液为去离子水、无水乙醇、甲醇、乙酸中的至少一种；
5.根据权利要求4所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，对玻璃纤维进行清洗干燥包括：将玻璃纤维浸泡在溶剂中进行超声清洗0.5～2h，重复2～4遍，在去离子水中超声清洗0.5～2h，重复2～3遍，在100～120℃下真空干
6.根据权利要求1所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂主材的折射率为1.45～1.61，为无色透明或淡黄色透明；
7.根据权利要求6所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述环氧树脂主材为双酚A环氧树脂、氢化环氧树脂、酚醛环氧树脂，所述环氧树脂主材与固化剂、促进剂的质量分数分别为：双酚A环氧树脂10～40份，氢化环氧树脂30～80份，酚醛环氧树脂10～60，固化剂4～40份，促进剂0.3～4份。
8.根据权利要求7所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述固化剂为双氰胺、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二胺基二苯砜、甲基六氢苯酐中的至少一种；所述促进剂为三氟化硼乙胺、2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚、苄基二甲胺、2-甲基咪唑中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维为E-玻璃纤维，S-玻璃纤维中的至少一种；折射率偏差为±0.0003。
10.一种高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，其特征在于：采用如权利要求1～9任意一项所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：还包括步骤s4，将所述预浸片进行叠层，再加热真空固化；
3.根据权利要求2所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：将聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇加入到浸润剂分散液中，在50～100℃下搅拌分散0.5～2h；降至室温后加入液态环氧树脂、硅烷偶联剂、浸润助剂，搅拌分散0.5～3h；所述液态环氧树脂的透光率在90％以上，折射率为所述玻璃纤维的折射率±0.05；
4.根据权利要求3所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述浸润剂分散液为去离子水、无水乙醇、甲醇、乙酸中的至少一种；
5.根据权利要求4所述的高透光玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，对玻璃纤维进行清洗干燥包括：将玻璃纤维浸泡在溶剂中进行超声清洗0.5～2h，重复2～4遍，在去离子水中超声清洗0.5～2h，重复2～3遍，在100～120℃下真空干燥5～30min，得预处理玻璃纤维；所述溶剂包含无水乙醇、丙酮、乙醚、乙酸、乙腈、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、氯仿中的一种或两种以上...
【专利技术属性】
技术研发人员：晏义伍，林滨滨，魏陇沙，
申请(专利权)人：深圳航天科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。