CN111607195A - 利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，涉及鱼竿加工技术领域，本发明通过改性双氰胺固化剂的制备来显著降低环氧树脂‑双氰胺体系的固化温度，使固化温度降低近80℃，从而减少固化工序的能耗投入成本；并通过鱼竿不同部位采用不同复合纤维的方式来优化鱼竿的绝缘性能，所制鱼竿手持部位的介电强度达到10kv/mm以上且体积电阻率达到8.0×1015Ω.cm以上，非手持部位的介电强度达到5kv/mm以上且体积电阻率达到3.0×1013Ω.cm以上。
Description
技术领域：
本发明涉及鱼竿加工技术领域，具体涉及一种利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法。
背景技术：
鱼竿是一种捕鱼工具，外形为细长多节竿状物，通常有一个把手，由把手到后端逐渐变细变尖，要用一根钓线连接带有饵料的鱼钩来使用。鱼竿最初是人类用于捕鱼维生的工具，现通常用于户外运动中的钓鱼休闲，同时也会用于一些钓鱼竞技类型的体育或户外比赛。
鱼竿按材质主要分为竹木鱼竿、玻璃纤维材料鱼竿和碳纤维鱼竿，其中竹木鱼竿容易腐烂，不能长时间使用；玻璃纤维材料鱼竿具有较好的韧性和弹性，但重量较大，长时间垂钓会非常吃力；碳纤维鱼竿具有较高的强度，并且质量轻，但由于碳纤维具有极高的导电性能，使用时应特别注意放电，雷雨天和低空裸体电线下绝不能使用。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，通过改性双氰胺固化剂的制备来降低环氧树脂-双氰胺体系的固化温度，并通过鱼竿不同部位采用不同复合纤维的方式来优化鱼竿的绝缘性能。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，包括以下步骤：
(1)取己二胺和双氰胺混合，并加入催化剂，加热反应，每隔1h减压除去反应产生的氨气，反应结束，得到改性双氰胺固化剂；
(2)取上述所制改性双氰胺固化剂加入乙醇溶解，再加入环氧树脂，混合均匀，得到环氧绝缘树脂基体；
(3)将上述所制环氧绝缘树脂基体加入乙醇配成胶液，复合纤维织物经胶液预浸后烘干，得到预浸布；
(4)将上述所制预浸布经剪裁、卷管、缠带紧固、加热固化和脱模，得到毛坯，毛坯经打磨、涂饰和装配，制得鱼竿。
所述步骤(1)中己二胺、双氰胺的摩尔比为1:1-1.1。
所述步骤(1)中催化剂为盐酸。
所述步骤(1)中加热反应的温度为150-160℃。
所述步骤(2)中改性双氰胺固化剂、环氧树脂的质量比为10-20:80-90。
所述步骤(3)中复合纤维织物包括复合纤维织物1和复合纤维织物2，复合纤维织物1经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿手持部位的预浸布，复合纤维织物2经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿非手持部位的预浸布。
所述复合纤维织物1是由质量比1-10:1-10:1-10的凯芙拉纤维、玄武岩纤维和硼纤维组成的复合纤维制成。
所述复合纤维织物2是由质量比1-10:1-10:1-10的碳纤维、玻璃纤维和硼纤维组成的复合纤维制成。
所述步骤(3)中复合纤维织物的经纱纤度和纬纱纤度为400-5000tex，经向密度和纬向密度为100-500根/10cm。
所述步骤(4)中加热固化的温度为100-120℃。
为了进一步优化鱼竿的绝缘性能，本发明还在步骤(3)中添加了助剂。也就是说，本发明所要解决的技术问题还可以采用以下的技术方案来实现：
利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，包括以下步骤：
(1)取己二胺和双氰胺混合，并加入催化剂，加热反应，每隔1h减压除去反应产生的氨气，反应结束，得到改性双氰胺固化剂；
(2)取上述所制改性双氰胺固化剂加入乙醇溶解，再加入环氧树脂，混合均匀，得到环氧绝缘树脂基体；
(3)将上述所制环氧绝缘树脂基体加入乙醇和助剂配成胶液，复合纤维织物经胶液预浸后烘干，得到预浸布；
(4)将上述所制预浸布经剪裁、卷管、缠带紧固、加热固化和脱模，得到毛坯，毛坯经打磨、涂饰和装配，制得鱼竿。
所述步骤(3)中环氧绝缘树脂基体、助剂的质量比为100:1-10。
所述步骤(3)中助剂由环戊基异氰酸酯和有机锡类催化剂组成，质量比为5-10:0.2-0.5。
所述有机锡类催化剂优选辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
其余步骤(1)-步骤(4)的控制条件和参数同上所述。
双氰胺结构中伯胺上的氢原子与环氧树脂结构中的环氧基发生开环反应生成羟基，羟基与助剂结构中的异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯。以环戊基异氰酸酯作为助剂，可以在环氧树脂结构中引入氨基甲酸酯基和环戊基。
本发明的有益效果是：本发明通过改性双氰胺固化剂的制备来显著降低环氧树脂-双氰胺体系的固化温度，使固化温度降低近80℃，从而减少固化工序的能耗投入成本；并通过鱼竿不同部位采用不同复合纤维的方式来优化鱼竿的绝缘性能，所制鱼竿手持部位的介电强度达到10kv/mm以上且体积电阻率达到8.0×1015Ω.cm以上，非手持部位的介电强度达到5kv/mm以上且体积电阻率达到3.0×1013Ω.cm以上。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
环氧树脂购自河南汇能树脂有限公司固体环氧树脂E-20，牌号CYD-011，环氧当量450-500g/eq，软化点60-70℃。
实施例1
(1)取11.6g己二胺和8.8g双氰胺混合，并加入38％浓盐酸调节pH值至5-6，加热至155℃反应5h，每隔1h减压除去反应产生的氨气，反应结束，得到改性双氰胺固化剂；
(2)取15g上述所制改性双氰胺固化剂滴加无水乙醇直至刚好溶解，再加入85g环氧树脂，混合均匀，得到环氧绝缘树脂基体；
(3)将100g上述所制环氧绝缘树脂基体加入无水乙醇配成固含量50％的胶液，复合纤维织物经胶液预浸30min后在80℃下烘干，得到预浸布；
(4)将上述所制预浸布经剪裁、卷管、缠带紧固、110℃下加热固化3h和脱模，得到毛坯，毛坯经打磨、涂饰和装配，制得鱼竿。
其中，步骤(3)中复合纤维织物包括复合纤维织物1和复合纤维织物2，复合纤维织物1经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿手持部位的预浸布，复合纤维织物2经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿非手持部位的预浸布；复合纤维织物的经纱纤度为2863tex，纬纱纤度为2217tex，经向密度为365根/10cm，纬向密度为287根/10cm；复合纤维织物1是由质量比4:4:2的凯芙拉纤维、玄武岩纤维和硼纤维组成的复合纤维制成，复合纤维织物2是由质量比3:3:4的碳纤维、玻璃纤维和硼纤维组成的复合纤维制成。
实施例2
实施例2与实施例1的区别之处在于将步骤(3)中胶液固含量调整为45％。
(1)取11.6g己二胺和8.8g双氰胺混合，并加入38％浓盐酸调节pH值至5-6，加热至155℃反应5h，每隔1h减压除去反应产生的氨气，反应结束，得到改性双氰胺固化剂；
(2)取15g上述所制改性双氰胺固化剂滴加无水乙醇直至刚好溶解，再加入85g环氧树脂，混合均匀，得到环氧绝缘树脂基体；
(3)将100g上述所制环氧绝缘树脂基体加入无水乙醇配成固含量45％的胶液，复合纤维织物经胶液预浸30min后在80℃下烘干，得到预浸布；
(4)将上述所制预浸布经剪裁、卷管、缠带紧固、110℃下加热固化3h和脱模，得到毛坯，毛坯经打磨、涂饰和装配，制得鱼竿。
其中，步骤(3)中复合纤维织物包括复合纤维织物1和复合纤维织物2，复合纤维织物1经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿手持部位的预浸布，复合纤维织物2经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿非手持部位的预浸布；复合纤维织物的经纱纤度为2863tex，纬纱纤度为2217tex，经向密度为365根/10cm，纬向密度为287根/10cm；复合纤维织物1是由质量比4:4:2的凯芙拉纤维、玄武岩纤维和硼纤维组成的复合纤维制成，复合纤维织物2是由质量比3:3:4的碳纤维、玻璃纤维和硼纤维组成的复合纤维制成。
实施例3
实施例3与实施例1的区别之处在于在步骤(3)中添加了助剂，该助剂由质量比8:0.5的环戊基异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡组成。
(1)取11.6g己二胺和8.8g双氰胺混合，并加入38％浓盐酸调节pH值至5-6，加热至155℃反应5h，每隔1h减压除去反应产生的氨气，反应结束，得到改性双氰胺固化剂；
(2)取15g上述所制改性双氰胺固化剂滴加无水乙醇直至刚好溶解，再加入85g环氧树脂，混合均匀，得到环氧绝缘树脂基体；
(3)将100g上述所制环氧绝缘树脂基体加入无水乙醇和7.2g助剂配成固含量50％的胶液，复合纤维织物经胶液预浸30min后在80℃下烘干，得到预浸布；
(4)将上述所制预浸布经剪裁、卷管、缠带紧固、110℃下加热固化3h和脱模，得到毛坯，毛坯经打磨、涂饰和装配，制得鱼竿。
其中，步骤(3)中复合纤维织物包括复合纤维织物1和复合纤维织物2，复合纤维织物1经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿手持部位的预浸布，复合纤维织物2经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿非手持部位的预浸布；复合纤维织物的经纱纤度为2863tex，纬纱纤度为2217tex，经向密度为365根/10cm，纬向密度为287根/10cm；复合纤维织物1是由质量比4:4:2的凯芙拉纤维、玄武岩纤维和硼纤维组成的复合纤维制成。复合纤维织物2是由质量比3:3:4的碳纤维、玻璃纤维和硼纤维组成的复合纤维制成。
取改性双氰胺固化剂经红外分析，出现3350cm-1处-NH2的吸收、3146cm-1处C＝N-H的吸收、2929和2854cm-1处CH2的吸收、1650cm-1处C＝N的吸收，说明己二胺与双氰胺发生反应，成功完成己二胺对双氰胺的改性。
取鱼竿涂层经红外分析，出现1715cm-1处氨基甲酸酯基的吸收，说明助剂与环氧树脂发生反应，成功完成助剂对环氧树脂的改性。
测试上述实施例所制鱼竿的介电强度和体积电阻率，测试结果如表1所示。介电强度测试方法参照GB/T 1408.1-2016，体积电阻率测试方法参照GB/T1410-2006。
表1
由表1可知，本发明通过助剂的添加能够进一步优化鱼竿的绝缘性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取己二胺和双氰胺混合，并加入催化剂，加热反应，每隔1h减压除去反应产生的氨气，反应结束，得到改性双氰胺固化剂；
(2)取上述所制改性双氰胺固化剂加入乙醇溶解，再加入环氧树脂，混合均匀，得到环氧绝缘树脂基体；
(3)将上述所制环氧绝缘树脂基体加入乙醇配成胶液，复合纤维织物经胶液预浸后烘干，得到预浸布；
(4)将上述所制预浸布经剪裁、卷管、缠带紧固、加热固化和脱模，得到毛坯，毛坯经打磨、涂饰和装配，制得鱼竿。
2.根据权利要求1所述的利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于：所述步骤(1)中己二胺、双氰胺的摩尔比为1:1-1.1。
3.根据权利要求1所述的利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于：所述步骤(1)中催化剂为盐酸。
4.根据权利要求1所述的利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于：所述步骤(1)中加热反应的温度为150-160℃。
5.根据权利要求1所述的利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于：所述步骤(2)中改性双氰胺固化剂、环氧树脂的质量比为10-20:80-90。
6.根据权利要求1所述的利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于：所述步骤(3)中复合纤维织物包括复合纤维织物1和复合纤维织物2，复合纤维织物1经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿手持部位的预浸布，复合纤维织物2经胶液预浸后烘干得到用于制作鱼竿非手持部位的预浸布。
7.根据权利要求6所述的利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于：所述复合纤维织物1是由质量比1-10:1-10:1-10的凯芙拉纤维、玄武岩纤维和硼纤维组成的复合纤维制成。
8.根据权利要求6所述的利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于：所述复合纤维织物2是由质量比1-10:1-10:1-10的碳纤维、玻璃纤维和硼纤维组成的复合纤维制成。
9.根据权利要求1所述的利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于：所述步骤(3)中复合纤维织物的经纱纤度和纬纱纤度为400-5000tex，经向密度和纬向密度为100-500根/10cm。
10.根据权利要求1所述的利用高分子绝缘树脂复合材料制备复合纤维鱼竿的方法，其特征在于：所述步骤(4)中加热固化的温度为100-120℃。
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