CN113278180B - 一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法 - Google Patents
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113278180B CN113278180B CN202110555834.9A CN202110555834A CN113278180B CN 113278180 B CN113278180 B CN 113278180B CN 202110555834 A CN202110555834 A CN 202110555834A CN 113278180 B CN113278180 B CN 113278180B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- epoxy resin
- temperature
- parts
- fabric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
- B29C70/342—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using isostatic pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2463/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2463/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
- C08J2463/04—Epoxynovolacs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/346—Clay
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/06—Elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法,其特征是:高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件是一层及一层以上重叠的高耐温环氧碳纤维‑织物预浸料经热压成型后制得的复合材料;高耐温环氧碳纤维‑织物预浸料是将碳纤维‑织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙后形成的在碳纤维‑织物上有半固化物的预浸料;高耐温环氧胶黏剂由环氧树脂、改性环氧树脂、固化剂、填料、溶剂和促进剂。本发明制备的高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件适于对耐温性有较高要求,需在高温、高湿环境下长期使用的特殊用途(航空、航天、军工、深潜)、轨道交通、新能源汽车、大型风力发电等领域的各类工程设备、电器设备、耐腐蚀器具中应用。
Description
技术领域
本发明属于绝缘层、模压制件及其制备,涉及一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法。本发明(制备的)高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件特别适于对耐温性有较高要求,需在高温、高湿环境下长期使用的特殊用途(航空、航天、军工、深潜)、轨道交通、新能源汽车、大型风力发电等领域的各类工程设备、电器设备、耐腐蚀器具中应用。
背景技术
碳纤维层压板因其机械强度高、强度模量高、耐爬电性、不翘曲、不分层等独特的优异性能,被广泛应用于特殊用途(航空、航天、军工、深潜)、轨道交通、新能源汽车、大型风力发电等领域的各类工程设备、电器设备、耐腐蚀器具中,这也对高性能碳纤维层压板的性能,尤其是对其在高温、高湿、高电流、高韧性强度环境下使用的碳纤维层压板需求越来越迫切。近年来,对碳纤维复合材料的研究较多,而碳纤维与环氧树脂的复合更是以优异的综合性能而独树一帜。但传统的环氧树脂普遍存在极限耐温性较差(≤180℃),且因含有大量的游离羟基,致使环氧类纤维复合材料整体的吸水性较强,而耐湿热性差,而耐温性较好的环氧树脂往往自身脆性较大,表现出较差的韧性。此外,在压制和使用时还存在易起泡、分层而强度失效等问题。
因此,如何实现环氧类碳纤维绝缘层、模压制件的高耐温(可长期在230℃温度下使用,即:温度23℃下的弯曲强度为490MPa时,230℃下机械强度须大于245MPa)、高耐湿热(即:温度121℃、湿度100%环境下96h的弯曲强度保持率达到常温下的50%以上,大于260MPa)以及优异的韧性(即:剪切强度≥25MPa),正成为相关研究工作者努力的目标。然而,在现有技术中,还未见能同时满足以上使用要求的报道。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足,提供一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法。从而提供一种实现高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件在温度230℃下机械强度大于245MPa,在温度121℃、湿度100%环境下96h(小时)的弯曲强度保持率达到常温下的50%以上(>260MPa),剪切强度≥25MPa,能满足特殊用途(航空、航天、军工、深潜)、轨道交通、新能源汽车、大型风力发电等领域的各类工程设备、电器设备、耐腐蚀器具中使用要求的高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法。
本发明的内容是:一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,其特征是:该高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件是一层及一层以上重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料(即高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件);
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙(除去其中部分溶剂)后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述碳纤维-织物为碳纤维方格布(产品生产提供企业可以是:东莞市碳索复合材料有限公司、德州忠创复合材料有限公司、四川璐锋科技发展有限公司等),碳纤维斜纹布(产品生产提供企业可以是:东丽碳纤维(广东)有限责任公司、嘉兴市纽特复合材料有限公司、北京喜卡复合材料科技有限公司等)、碳纤维平纹布(产品生产提供企业可以是:宜兴市华恒高性能纤维织造有限公司、东莞市霏渤复合材料有限公司、日本东丽等)、碳纤维缎纹布(产品生产提供企业可以是:无锡市鹏盛碳纤维科技有限公司、海宁安捷复合材料有限责任公司、宜兴市恒辉碳纤维织造有限公司等)、碳纤维缝编毡(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)、碳纤维连续毡(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)、碳纤维复合布(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)以及碳纤维复合毡(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)中的一种或两种以上的混合物;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比组成为:环氧树脂12~45重量份、改性环氧树脂5~35重量份、固化剂6~34重量份、填料1~61重量份、溶剂9.5~201重量份、促进剂0.01~0.18重量份;
所述环氧树脂是双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)、双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)中的一种或两种以上的混合物,其化学结构式分别如下式所示:
所述改性环氧树脂是双酚A型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:美国陶氏的DER-383、美国陶氏的DER-331、巴陵石化的E-51、巴陵石化的CYD-128等)、双酚F型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:瀚森迈图的EPON-862、南亚环氧树脂(昆山)有限公司的NPEF-170等)、脂环族环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:湖北鑫润德化工有限公司的TDE-85、日本DAICEL公司的CEL2021P、美国DOW公司的UVR-6110、美国亨斯曼公司的CY-179等)、缩水甘油胺型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:上海合成树脂研究所的AG-80等)、联苯型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:湖南嘉盛德材料科技有限公司的BPNE3501LL/9781等)、苯酚型酚醛环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:南亚环氧树脂(昆山)有限公司的NPPN-638S、美国瀚森迈图高新材料集团的EPON 154、湖南嘉盛德材料科技有限公司的DPNH9501等)、邻甲酚型酚醛环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:大日本油墨公司的N-665XP、台湾长春人造树脂厂的CNE202、南亚环氧树脂(昆山)有限公司的NPCN-704/703等)、双酚A酚醛型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:台湾长春树脂厂的BNE200、上海帆啸化工科技有限公司的F-51等)、间苯二酚型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:深圳市佳迪达化工有限公司的ERISYS RDGE-H、广州一夫化工物资有限公司的YF-554等)、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:湖南嘉盛德材料科技股份有限公司的NPNE1501、济宁华凯树脂有限公司的DNE260、天太高新科技有限公司的DNE280A75等)、异氰酸酯改性的环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:江杉化学有限公司的A-IME AER4152、韩国SHIN-A T&C的SEB-350等)、以及海因环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:无锡惠隆电子材料有限公司的1070;广州太吉新材料有限公司的HY-070等)中的一种或两种以上的混合物;
所述固化剂为4,4-二氨基二苯甲烷、4,4-二氨基二苯砜、双胺芴中的两种或两种以上的混合物,其中双胺芴的化学结构式如下式所示:
所述填料为氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、硅微粉、蒙脱土、高岭土、气相二氧化硅、二氧化硅微粉、石墨烯、水滑石以及滑石粉中的一种或两种以上的混合物;
所述促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺、三氟化硼乙胺、三乙胺、六甲基四胺以及乙酰丙酮铝中的一种或两种以上的混合物;
所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚、甲乙酮、环己酮、醋酸甲酯、丁酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺以及乙醇(酒精)中的一种或两种以上的混合物;
本发明的内容中:所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料中:半固化物的重量百分比为15%~55%、碳纤维-织物的重量百分比为45%~85%;
本发明的内容中:所述高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件(即所述制得的复合材料)在温度230℃下弯曲强度为359~382MPa,温度121℃、100%湿度下96h(小时)后弯曲强度为426~467MPa,剪切强度为49~55MPa。
本发明的另一内容是:一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,其特征是步骤为:
a、制备高耐温环氧胶黏剂:
(a)配料:按环氧树脂12~45重量份、改性环氧树脂5~35重量份、固化剂6~34重量份、填料1~61重量份、溶剂9.5~201重量份、促进剂0.01~0.18重量份的组分组成和重量配比取各组分原料;
所述环氧树脂是双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)、双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)中的一种或两种以上的混合物,其化学结构式分别如下式所示:
所述改性环氧树脂是双酚A型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:美国陶氏的DER-383、美国陶氏的DER-331、巴陵石化的E-51、巴陵石化的CYD-128等)、双酚F型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:瀚森迈图的EPON-862、南亚环氧树脂(昆山)有限公司的NPEF-170等)、脂环族环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:湖北鑫润德化工有限公司的TDE-85、日本DAICEL公司的CEL2021P、美国DOW公司的UVR-6110、美国亨斯曼公司的CY-179等)、缩水甘油胺型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:上海合成树脂研究所的AG-80等)、联苯型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:湖南嘉盛德材料科技有限公司的BPNE3501LL/9781等)、苯酚型酚醛环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:南亚环氧树脂(昆山)有限公司的NPPN-638S、美国瀚森迈图高新材料集团的EPON 154、湖南嘉盛德材料科技有限公司的DPNH9501等)、邻甲酚型酚醛环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:大日本油墨公司的N-665XP、台湾长春人造树脂厂的CNE202、南亚环氧树脂(昆山)有限公司的NPCN-704/703等)、双酚A酚醛型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:台湾长春树脂厂的BNE200、上海帆啸化工科技有限公司的F-51等)、间苯二酚型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:深圳市佳迪达化工有限公司的ERISYS RDGE-H、广州一夫化工物资有限公司的YF-554等)、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:湖南嘉盛德材料科技股份有限公司的NPNE1501、济宁华凯树脂有限公司的DNE260、天太高新科技有限公司的DNE280A75等)、异氰酸酯改性的环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:江杉化学有限公司的A-IME AER4152、韩国SHIN-A T&C的SEB-350等)、以及海因环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:无锡惠隆电子材料有限公司的1070;广州太吉新材料有限公司的HY-070等)中的一种或两种以上的混合物;
所述固化剂为4,4-二氨基二苯甲烷、4,4-二氨基二苯砜、双胺芴中的两种或两种以上的混合物,其中双胺芴的化学结构式如下式所示:
所述填料为氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、硅微粉、蒙脱土、高岭土、气相二氧化硅、二氧化硅微粉、石墨烯、水滑石以及滑石粉中的一种或两种以上的混合物;
所述促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺、三氟化硼乙胺、三乙胺、六甲基四胺、以及乙酰丙酮铝中的一种或两种以上的混合物;
所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚、甲乙酮、环己酮、醋酸甲酯、丁酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺以及乙醇(酒精)中的一种或两种以上的混合物;
(b)室温下,在配胶罐中加入步骤(a)所述配方量的环氧树脂、改性环氧树脂和填料,在55℃~115℃温度下搅拌0.5小时~2小时后,加入固化剂,在100℃~145℃温度下搅拌1小时~4小时,降温,加入溶剂,使之充分分散均匀后,再加入促进剂调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间,在210℃热板条件下、当成型时间为440秒~530秒之间时,环氧胶黏剂即配制完毕,即制得高耐温环氧胶黏剂;
b、制备高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:
将碳纤维-织物通过上胶机(可以是卧式或立式上胶机)浸渍步骤a所述高耐温环氧胶黏剂,并经过上胶机的烘道烘焙,上胶机烘道长24m,分为4段、每段6m,烘焙温度范围在85℃~175℃,上胶机的车速在5m/min~18m/min,烘焙后即制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述碳纤维-织物为碳纤维方格布(产品生产提供企业可以是:东莞市碳索复合材料有限公司、德州忠创复合材料有限公司、四川璐锋科技发展有限公司等),碳纤维斜纹布(产品生产提供企业可以是:东丽碳纤维(广东)有限责任公司、嘉兴市纽特复合材料有限公司、北京喜卡复合材料科技有限公司等)、碳纤维平纹布(产品生产提供企业可以是:宜兴市华恒高性能纤维织造有限公司、东莞市霏渤复合材料有限公司、日本东丽等)、碳纤维缎纹布(产品生产提供企业可以是:无锡市鹏盛碳纤维科技有限公司、海宁安捷复合材料有限责任公司、宜兴市恒辉碳纤维织造有限公司等)、碳纤维缝编毡(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)、碳纤维连续毡(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)、碳纤维复合布(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)以及碳纤维复合毡(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)中的一种或两种以上的混合物;
c、压制高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件:
按高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件图纸(工艺)要求,将步骤b制得的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料裁剪成所需形状及尺寸,将裁剪后的一层及一层以上重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料摆放在(两面涂有脱模剂的光滑)不锈钢模具上,送入装有热板的热压机(可以是普通热压机或真空热压机)中,控制温度在130℃~250℃、压力在5MPa~30MPa的条件下热压成型,根据成型结构件的厚度0.5mm~150mm,确定热压成型时间在0.5h~30h范围内,即制得高耐温碳纤维绝缘层、模压制件。
本发明的另一内容中:步骤b中所述制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是在碳纤维-织物上有半固化物的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:该高耐温环氧碳纤维-织物预浸料中:半固化物的重量百分比为15%~55%、碳纤维-织物的重量百分比为45%~85%。
本发明的另一内容中:步骤c中所述不锈钢模具的形状可以为平板型、U型或相似形状,以及其它异形的形状。
本发明的另一内容中:步骤c中所述制得高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件在温度230℃下弯曲强度为359~382MPa,温度121℃、100%湿度下96h(小时)后弯曲强度为426~467MPa,剪切强度为49~55MPa。
与现有技术相比,本发明具有下列特点和有益效果:
(1)采用本发明,制备高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的基体树脂及各原材料均为可长期耐高温产品,实现了可长期于230℃以上使用温度都能严格满足高机械强度要求;制备的高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件在常态下弯曲强度为565~609MPa,而230℃温度下弯曲强度为359~382MPa,尤其是高温、高湿下强度保持率较高,230℃温度下弯曲强度359~382MPa(保持率≥60%),温度121℃、100%湿度下96h后弯曲强度426~467MPa(保持率≥75%),剪切强度为49~55MPa;本发明解决了因环氧碳纤维复合材料自身强度差不能满足230℃以上温度下弯曲强度保持率≥50%等的技术难题;
(2)本发明采用改性树脂与环氧树脂协效技术,使其所在的树脂体系,在达到长期耐200℃以上使用温度的基础上,同时满足较好的韧性,尤其是在耐湿热方面,解决了仅靠树脂自身性能不能达到的温度121℃、100%湿度下96h后弯曲强度保持率大于75%的技术难题,还大大降低了产品的生产成本;
(3)本发明制备工艺简单,容易操作,产品质量优异,降低了成本,满足了特殊用途(航空、航天、军工、深潜)、轨道交通、新能源汽车、大型风力发电等领域中各类工程设备、电器设备、耐腐蚀器具等对耐高温结构复合材料的需求,性能良好,实用性强。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明,但不能理解为是对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
以下实施例中,各配料组分物质的量所述“份”均为重量份(例如:均为克或千克)。
第一部分 高耐温环氧胶黏剂的制备
实施例1-1:
室温下,在配胶罐中分别加入双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)32份、脂环族环氧树脂10份、联苯型环氧树脂11份、硅微粉38份,在85℃温度下搅拌0.75小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯砜4份、双胺芴9份,在115℃温度下搅拌1小时,加入甲苯63份,使之充分分散均匀后,加入促进剂2-甲基咪唑0.07份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)495秒,胶液即配制完毕。
实施例1-2:
室温下,在配胶罐中分别加入双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)28份、缩水甘油胺型环氧树脂9份、苯酚型酚醛环氧树脂5份、滑石粉1份,在90℃温度下搅拌0.5小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷4份、双胺芴6份,在110℃温度下搅拌4小时,加入丙二醇甲醚35份,使之充分分散均匀后,加入促进剂N,N-二甲基苄胺0.05份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)460秒,胶液即配制完毕。
实施例1-3:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)41份、联苯型环氧树脂16份、双酚F型环氧树脂15份、气相二氧化硅56份,在55℃温度下搅拌1小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯砜16份、双胺芴18份,在125℃温度下搅拌1.65小时,加入醋酸甲酯58份,使之充分分散均匀后,加入促进剂乙酰丙酮铝0.18份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)516秒,胶液即配制完毕。
实施例1-4:
室温下,在配胶罐中分别加入双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)26份、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂17份、间苯二酚型环氧树脂7份、蒙脱土30份,在85℃温度下搅拌0.75小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯砜10份、双胺芴12份,在100℃温度下搅拌3.25小时,加入N,N-二甲基甲酰胺9.5份,使之充分分散均匀后,加入促进剂六甲基四胺0.14份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)497秒,胶液即配制完毕。
实施例1-5:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)17份、异氰酸酯改性的环氧树脂19份、双酚A型环氧树脂6份、硅微粉26份,在115℃温度下搅拌1.25小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯砜5份、双胺芴10份,在135℃温度下搅拌3小时,加入二甲苯21份,使之充分分散均匀后,加入促进剂三乙胺0.11份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)487秒,胶液即配制完毕。
实施例1-6:
室温下,在配胶罐中分别加入双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)33份、联苯型环氧树脂13份、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂10份、硅微粉28份,在100℃温度下搅拌1小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷9份、双胺芴11份,在125℃温度下搅拌2.75小时,加入丙酮58份,使之充分分散均匀后,加入促进剂三氟化硼乙胺0.14份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)504秒,胶液即配制完毕。
实施例1-7:
室温下,在配胶罐中分别加入双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)4份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)8份、苯酚型酚醛环氧树脂4份、脂环族环氧树脂22份、石墨烯12份,在95℃温度下搅拌1.5小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷5份、双胺芴14份,在105℃温度下搅拌3.75小时,加入乙二醇乙醚醋酸酯73份,使之充分分散均匀后,加入促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.14份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)494秒,胶液即配制完毕。
实施例1-8:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)19份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)17份、脂环族环氧树脂17份、双酚F型环氧树脂7份、滑石粉17份、硅微粉4份,在110℃温度下搅拌1.25小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯砜15份、双胺芴12份,在135℃温度下搅拌2.15小时,加入甲苯50份、丙酮36份,使之充分分散均匀后,加入促进剂乙酰丙酮铝0.16份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)440秒,胶液即配制完毕。
实施例1-9:
室温下,在配胶罐中分别加入双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)12份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)17份、缩水甘油胺型环氧树脂12份、间苯二酚型环氧树脂9份、氢氧化铝17份、滑石粉12份,在85℃温度下搅拌0.55小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷3份、双胺芴13份,在100℃温度下搅拌3.5小时,加入二甲苯35份、丁酮60份,使之充分分散均匀后,加入促进剂2-甲基咪唑0.13份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)502秒,胶液即配制完毕。
实施例1-10:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)17份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)24份、双酚F型环氧树脂19份、异氰酸酯改性的环氧树脂12份、高岭土18份、硅微粉30份,在85℃温度下搅拌1.75小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯砜15份、双胺芴19份,在105℃温度下搅拌2.25小时,加入丙二醇甲醚111份、二甲苯67份,使之充分分散均匀后,加入促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.17份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)530秒,胶液即配制完毕。
实施例1-11:
室温下,在配胶罐中分别加入双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)5份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)16份、缩水甘油胺型环氧树脂12份、邻甲酚型酚醛环氧树脂6份、氧化铝8份、水滑石5份,在90℃温度下搅拌1.05小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯砜2份、双胺芴5份,在115℃温度下搅拌3.75小时,加入N,N-二甲基甲酰胺3份、丙二醇甲醚12份,使之充分分散均匀后,加入促进剂三氟化硼乙胺0.03份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)477秒,胶液即配制完毕。
实施例1-12:
室温下,在配胶罐中分别加入双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)19份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)8份、缩水甘油胺型环氧树脂5份、间苯二酚型环氧树脂7份、氢氧化镁16份、勃姆石28份,在90℃温度下搅拌1.15小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷2份、双胺芴14份,在145℃温度下搅拌2.25小时,加入环己酮38份、酒精39份,使之充分分散均匀后,加入促进剂六甲基四胺0.11份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)482秒,胶液即配制完毕。
实施例1-13:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)33份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)12份、邻甲酚型酚醛环氧树脂18份、双酚F型环氧树脂15份、石墨烯24份、蒙脱土37份,在115℃温度下搅拌1.5小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷7份、双胺芴27份,在130℃温度下搅拌3小时,加入N,N-二甲基甲酰胺27份、酒精35份,使之充分分散均匀后,加入促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.17份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)518秒,胶液即配制完毕。
实施例1-14:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)7份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)12份、缩水甘油胺型环氧树脂7份、双酚A型环氧树脂8份、邻甲酚型酚醛环氧树脂4份、高岭土5份、氢氧化镁8份、水滑石12份,在105℃温度下搅拌2小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯砜2份、双胺芴7份,在120℃温度下搅拌3.45小时,加入乙二醇二甲醚116份、丙酮82份,使之充分分散均匀后,加入促进剂乙酰丙酮铝0.05份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)481秒,胶液即配制完毕。
实施例1-15:
室温下,在配胶罐中分别加入双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)3份、双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)20份、缩水甘油胺型环氧树脂2份、异氰酸酯改性的环氧树脂4份,联苯型环氧树脂1份、氢氧化镁4份、水滑石8份、硅微粉5份,在95℃温度下搅拌1.25小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷4份、双胺芴8份,在135℃温度下搅拌3.5小时,加入丙二醇甲醚52份、甲苯56份,使之充分分散均匀后,加入促进剂三乙胺0.08份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)489秒,胶液即配制完毕。
实施例1-16:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)9份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)6份、缩水甘油胺型环氧树脂3份、双酚F型环氧树脂1份、脂环族环氧树脂1份、勃姆石8份、氢氧化铝4份、气相二氧化硅11份,在85℃温度下搅拌1.5小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷2份、双胺芴4份,在105℃温度下搅拌2.65小时,加入乙二醇二甲醚5份、丁酮7份,使之充分分散均匀后,加入促进剂三氟化硼乙胺0.01份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)482秒,胶液即配制完毕。
实施例1-17:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)22份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)11份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)5份、脂环族环氧树脂12份、海因环氧树脂5份、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂10份、勃姆石11份、水滑石7份、气相二氧化硅16份,在85℃温度下搅拌1.65小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷4份、双胺芴14份、4,4-二氨基二苯砜5份,在110℃温度下搅拌2.75小时,加入丙二醇甲醚126份、N,N-二甲基甲酰胺28份,使之充分分散均匀后,加入促进剂六甲基四胺0.15份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)507秒,胶液即配制完毕。
实施例1-18:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)14份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)16份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)10份、异氰酸酯改性的环氧树脂9份、双酚F型环氧树脂10份、缩水甘油胺型环氧树脂12份、高岭土16份、石墨烯19份、滑石粉24份,在90℃温度下搅拌1.45小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷3份、双胺芴17份、4,4-二氨基二苯砜8份,在115℃温度下搅拌2.45小时,加入环己酮12份、二甲苯102份,使之充分分散均匀后,加入促进剂三乙胺0.16份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)503秒,胶液即配制完毕。
实施例1-19:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)18份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)11份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)6份、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂15份、海因环氧树脂6份、脂环族环氧树脂份、缩水甘油胺型环氧树脂6份、气相二氧化硅12份、勃姆石8份、氢氧化镁23份,在105℃温度下搅拌0.75小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷5份、双胺芴14份、4,4-二氨基二苯砜6份,在125℃温度下搅拌3.15小时,加入甲乙酮45份、丁酮57份、酒精30份,使之充分分散均匀后,加入促进剂乙酰丙酮铝0.13份、六甲基四胺0.02份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)506秒,胶液即配制完毕。
实施例1-20:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)8份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)8份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)4份、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂5份、联苯型环氧树脂4份、邻甲酚型酚醛环氧树脂3份、双酚A型环氧树脂2份、石墨烯6份、氧化铝7份、勃姆石8份,在85℃温度下搅拌1.75小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷2份、双胺芴6份、4,4-二氨基二苯砜4份,在125℃温度下搅拌1.75小时,加入二甲苯43份、乙二醇二甲醚31份、丙酮32份,使之充分分散均匀后,加入促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.04份、三氟化硼乙胺0.05份、调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)473秒,胶液即配制完毕。
实施例1-21:
室温下,在配胶罐中分别加入双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)21份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)11份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)11份、双酚A酚醛型环氧树脂8份、异氰酸酯改性的环氧树脂13份、脂环族环氧树脂8份、苯酚型酚醛环氧树脂6份、氢氧化镁4份、蒙脱土4份、硅微粉9份,在85℃温度下搅拌2小时后,加入固化剂4,4-二氨基二苯甲烷12份、双胺芴13份、4,4-二氨基二苯砜9份,在125℃温度下搅拌1.35小时,加入醋酸甲酯84份、N,N-二甲基甲酰胺27份、酒精90份,使之充分分散均匀后,加入促进剂2-甲基咪唑0.12份、六甲基四胺0.04份调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间(210℃热板)511秒,胶液即配制完毕。
第二部分 高耐温环氧碳纤维-织物预浸料的制备
1、实施例2-1~2-21的基本工艺:
a、选用高耐温环氧胶黏剂:
实施例2-1~2-21分别依次对应选用其第一部分的实施例1-1~1-21制备的高耐温环氧胶黏剂;
b、制备高耐温环氧碳纤维-织物预浸料
将纤维-织物(碳纤维方格布、碳纤维斜纹布、碳纤维平纹布、碳纤维缎纹布、碳纤维缝编毡、碳纤维连续毡、碳纤维复合布及碳纤维复合毡)通过卧式或立式上胶机浸渍步骤a所述用于高耐温环氧胶黏剂,并经过上胶机的烘道烘焙,上胶机烘道长24m,分为4段、每段6m,烘焙温度范围在85℃~175℃,上胶机的车速在5m/min~18m/min,即制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;其纤维-织物预浸料的指标为:流动性为17mm~36mm,可溶性树脂含量≥95%,挥发物≤2%。
2、实施例2-1~2-21的具体工艺参数与测试结果见下表1:
表1:高耐温环氧碳纤维-织物预浸料制备工艺参数:
第三部分 高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备
1、实施例3-1~3-21的基本工艺
a、选用高耐温环氧碳纤维-织物预浸料
实施例3-1~3-21分别依次对应选用其第二部分的实施例2-1~2-21制备的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
b、压制高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件:
取按高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件工艺要求裁剪成所需形状及尺寸的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料,将其预浸料铺层摆放在两面涂有脱模剂的光滑不锈钢模具上,模具形状包括:平板型、U型及其它异形,送入装有热板的普通热压机或真空热压机,温度控制在130℃~250℃、压力控制在5MPa~30MPa的条件下热压成型,根据成型结构件的厚度0.5mm~150mm,确定热压成型时间在0.5h~30h范围内,即制得高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件。
2、实施例2-1~2-21的具体工艺参数与高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件制品的技术性能测试结果分别见下表2、表3:
表2:高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件压制工艺参数:
表3:高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件技术性能测试结果:
注:
(1)上表中,除弯曲强度的测试温度及湿度已标明外,其余测试值均为常温、50%±5%湿度下的测试结果。
(2)技术性能测试方法如下:
1)弯曲强度、剪切强度、:按照GB/T 9341-2008中规定的方法进行测定。
2)吸水率:按照GB/T1034-2008中规定的方法进行测定。
实施例7:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,该绝缘层、模压结构件是2层重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料;
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙(除去其中部分溶剂)后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的碳纤维-织物浸渍材料,该浸渍材料中:半固化物的重量百分比为35%、碳纤维-织物的重量百分比为65%;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比为:双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)4份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)8份、苯酚型酚醛环氧树脂4份、脂环族环氧树脂22份、石墨烯12份,4,4-二氨基二苯甲烷5份、双胺芴14份,乙二醇乙醚醋酸酯73份,2-乙基-4-甲基咪唑0.14份。
实施例8:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,该绝缘层、模压结构件是50层重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料;
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙(除去其中部分溶剂)后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的碳纤维-织物浸渍材料,该浸渍材料中:半固化物的重量百分比为15%、碳纤维-织物的重量百分比为85%;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比为:双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)19份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)17份、脂环族环氧树脂17份、双酚F型环氧树脂7份、滑石粉17份、硅微粉4份,4,4-二氨基二苯砜15份、双胺芴12份,甲苯50份、丙酮36份,乙酰丙酮铝0.16份。
实施例9:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,该绝缘层、模压结构件是300层重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料;
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙(除去其中部分溶剂)后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的碳纤维-织物浸渍材料,该浸渍材料中:半固化物的重量百分比为55%、碳纤维-织物的重量百分比为45%;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比为:双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)12份、双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)17份、缩水甘油胺型环氧树脂12份、间苯二酚型环氧树脂9份、氢氧化铝17份、滑石粉12份,4,4-二氨基二苯甲烷3份、双胺芴13份,二甲苯35份、丁酮60份,2-甲基咪唑0.13份。
实施例10:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,该绝缘层、模压结构件是200层重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料;
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙(除去其中部分溶剂)后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的碳纤维-织物浸渍材料,该浸渍材料中:半固化物的重量百分比为25%、碳纤维-织物的重量百分比为75%;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比为:双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)17份、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)24份、双酚F型环氧树脂19份、异氰酸酯改性的环氧树脂12份、高岭土18份、硅微粉30份,4,4-二氨基二苯砜15份、双胺芴19份,丙二醇甲醚111份、二甲苯67份,2-乙基-4-甲基咪唑0.17份。
实施例11~17:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,该绝缘层、模压结构件是一层及以上重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料;
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的碳纤维-织物材料,该材料中:半固化物的重量百分比为15%~55%、碳纤维-织物的重量百分比为45%~85%;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比为:环氧树脂12~45重量份、改性环氧树脂5~35重量份、填料1~61重量份、固化剂6~34重量份、溶剂9.5~201重量份、促进剂0.01~0.18重量份。
各实施例中各组分原料的具体重量份用量见下表4:
表4:实施例11~17中各组分原料的具体重量份用量表
上述实施例7~17中:所述碳纤维-织物为碳纤维方格布、碳纤维斜纹布、碳纤维平纹布、碳纤维缎纹布、碳纤维缝编毡、碳纤维连续毡、碳纤维复合布以及碳纤维复合毡中的一种或两种以上的混合物;
上述实施例11~17中:所述环氧树脂是双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)、双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)中的一种或两种以上的混合物
上述实施例11~17中:所述改性环氧树脂是脂环族缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A酚醛型环氧树脂、间苯二酚型环氧树脂、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂、异氰酸酯改性的环氧树脂、以及海因环氧树脂中的一种或两种以上的混合物;
上述实施例11~17中:所述固化剂为4,4-二氨基二苯甲烷、4,4-二氨基二苯砜、双胺芴中的两种或两种以上的混合物;
上述实施例11~17中:所述填料为氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、二氧化硅微粉、水滑石以及滑石粉中的一种或两种以上的混合物;
上述实施例11~17中:所述促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺、三氟化硼乙胺、三乙胺、六甲基四胺、以及乙酰丙酮铝中的一种或两种以上的混合物;
上述实施例11~17中:所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚、甲乙酮、环己酮、醋酸甲酯、丁酮、丙酮、DMF以及酒精中的一种或两种以上的混合物。
实施例18:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,步骤为:
a、制备高耐温环氧胶黏剂:
(a)配料:按环氧树脂12~45重量份、改性环氧树脂5~35重量份、填料1~61重量份、固化剂6~34重量份、溶剂9.5~201重量份、促进剂0.01~0.18重量份的组分组成和重量配比取各组分原料;具体原料和重量份用量同实施例7~17中任一;
(b)室温下,在配胶罐中加入步骤(a)所述配方量的环氧树脂、改性环氧树脂和填料,在90℃温度下搅拌1.45小时后,加入固化剂,在115℃温度下搅拌2.45小时,使之充分分散均匀后,再加入促进剂调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间,在210℃热板条件下、当成型时间为440秒~530秒之间时,高耐温环氧胶黏剂即配制完毕,即制得高耐温环氧胶黏剂;
b、制备高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:
将碳纤维-织物通过卧式或立式上胶机浸渍步骤a所述高耐温环氧胶黏剂,并经过上胶机的烘道烘焙,上胶机烘道长24m,分为4段、每段6m,烘焙温度在105℃~175℃,上胶机的车速在17m/min,烘焙后即制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述碳纤维-织物为碳纤维方格布、碳纤维斜纹布、碳纤维平纹布、碳纤维缎纹布、碳纤维缝编毡、碳纤维连续毡、碳纤维复合布以及碳纤维复合毡中的一种或两种以上的混合物;
c、压制高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件:
按高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件图纸(工艺)要求,将制得的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料裁剪成所需形状及尺寸,将裁剪后的2层重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料摆放在(两面涂有脱模剂的光滑)不锈钢模具上,送入装有热板的普通热压机或真空热压机,控制温度在240℃、压力在21MPa的条件下热压成型,热压成型时间为0.5h,即制得高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件。
实施例19:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,步骤为:
a、制备高耐温环氧胶黏剂:
(a)配料:按环氧树脂12~45重量份、改性环氧树脂5~35重量份、填料1~61重量份、固化剂6~34重量份、溶剂9.5~201重量份、促进剂0.01~0.18重量份的组分组成和重量配比取各组分原料;具体原料和重量份用量同实施例7~17中任一;
(b)室温下,在配胶罐中加入步骤(a)所述配方量的环氧树脂、改性环氧树脂和填料,在115℃温度下搅拌0.75小时后,加入固化剂,在125℃温度下搅拌3.15小时,使之充分分散均匀后,再加入促进剂调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间,在210℃热板条件下、当成型时间为440秒~530秒之间时,高耐温环氧胶黏剂即配制完毕,即制得高耐温环氧胶黏剂;
b、制备高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:
将碳纤维-织物通过卧式或立式上胶机浸渍步骤a所述高耐温环氧胶黏剂,并经过上胶机的烘道烘焙,上胶机烘道长24m,分为4段、每段6m,烘焙温度在85℃~175℃,上胶机的车速在14m/min,烘焙后即制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述碳纤维-织物同实施例18;
c、压制高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件:
按高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件图纸(工艺)要求,将制得的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料裁剪成所需形状及尺寸,将裁剪后的300层重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料摆放在(两面涂有脱模剂的光滑)不锈钢模具上,送入装有热板的普通热压机或真空热压机,控制温度在225℃、压力在17MPa的条件下热压成型,热压成型时间为30h,即制得高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件。
实施例20:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,步骤为:
a、制备高耐温环氧胶黏剂:
(a)配料:按环氧树脂12~45重量份、改性环氧树脂5~35重量份、填料1~61重量份、固化剂6~34重量份、溶剂9.5~201重量份、促进剂0.01~0.18重量份的组分组成和重量配比取各组分原料;;具体原料和重量份用量同实施例4~14中任一;
(b)室温下,在配胶罐中加入步骤(a)所述配方量的环氧树脂、改性环氧树脂和填料,在85℃温度下搅拌1.75小时后,加入固化剂,在115℃温度下搅拌1.75小时,使之充分分散均匀后,再加入促进剂调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间,在210℃热板条件下、当成型时间为440秒~530秒之间时,高耐温环氧胶黏剂即配制完毕,即制得高耐温环氧胶黏剂;
b、制备高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:
将碳纤维-织物通过卧式或立式上胶机浸渍步骤a所述高耐温环氧胶黏剂,并经过上胶机的烘道烘焙,上胶机烘道长24m,分为4段、每段6m,烘焙温度在90℃~165℃,上胶机的车速在16m/min,烘焙后即制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述碳纤维-织物同实施例18;
c、压制高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压件:
按特高压直流输变电用绝缘层、模压结构件图纸(工艺)要求,将制得的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料裁剪成所需形状及尺寸,将裁剪后的150层重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料摆放在(两面涂有脱模剂的光滑)不锈钢模具上,送入装有热板的普通热压机或真空热压机,控制温度在130℃~250℃、压力在5MPa~30MPa的条件下热压成型,热压成型时间为14h,即制得高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件。
实施例21:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,该高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件是一层及一层以上重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料(即高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件);
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙(除去其中部分溶剂)后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比组成为:环氧树脂12重量份、改性环氧树脂5重量份、固化剂6重量份、填料1重量份、溶剂9.5重量份、促进剂0.01重量份。
实施例22:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,该高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件是一层及一层以上重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料(即高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件);
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙(除去其中部分溶剂)后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比组成为:环氧树脂45重量份、改性环氧树脂35重量份、固化剂34重量份、填料61重量份、溶剂201重量份、促进剂0.18重量份。
实施例23:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,该高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件是一层及一层以上重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料(即高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件);
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙(除去其中部分溶剂)后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比组成为:环氧树脂28重量份、改性环氧树脂20重量份、固化剂20重量份、填料31重量份、溶剂106重量份、促进剂0.1重量份。
实施例24:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料中:半固化物的重量百分比为55%、碳纤维-织物的重量百分比为45%;其它同实施例21-23中任一,省略。
实施例25:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料中:半固化物的重量百分比为15%、碳纤维-织物的重量百分比为85%;其它同实施例21-23中任一,省略。
实施例26:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料中:半固化物的重量百分比为35%、碳纤维-织物的重量百分比为65%;其它同实施例21-23中任一,省略。
实施例27:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,步骤为:
a、制备高耐温环氧胶黏剂:
(a)配料:按环氧树脂45重量份、改性环氧树脂35重量份、固化剂33重量份、填料59重量份、溶剂190重量份、促进剂0.16重量份的组分组成和重量配比取各组分原料;
(b)室温下,在配胶罐中加入步骤(a)所述配方量的环氧树脂、改性环氧树脂和填料,在115℃温度下搅拌0.5小时后,加入固化剂,在145℃温度下搅拌1小时,降温,加入溶剂,使之充分分散均匀后,再加入促进剂调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间,在210℃热板条件下、当成型时间为440秒~530秒之间时,环氧胶黏剂即配制完毕,即制得高耐温环氧胶黏剂;
b、制备高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:
将碳纤维-织物通过上胶机(可以是卧式或立式上胶机)浸渍步骤a所述高耐温环氧胶黏剂,并经过上胶机的烘道烘焙,上胶机烘道长24m,分为4段、每段6m,烘焙温度范围在85℃~175℃,上胶机的车速在18m/min,烘焙后即制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
c、压制高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件:
按高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件图纸(工艺)要求,将步骤b制得的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料裁剪成所需形状及尺寸,将裁剪后的28层重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料摆放在(两面涂有脱模剂的光滑)不锈钢模具上,送入装有热板的热压机(可以是普通热压机或真空热压机)中,控制温度在250℃、压力在30MPa的条件下热压成型,热压成型时间在26h范围内,即制得高耐温碳纤维绝缘层、模压制件。
实施例28:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,步骤为:
a、制备高耐温环氧胶黏剂:
(a)配料:按环氧树脂29重量份、改性环氧树脂21重量份、固化剂21重量份、填料30重量份、溶剂100重量份、促进剂0.08重量份的组分组成和重量配比取各组分原料;
(b)室温下,在配胶罐中加入步骤(a)所述配方量的环氧树脂、改性环氧树脂和填料,在135℃温度下搅拌1.5小时后,加入固化剂,在125℃温度下搅拌2.5小时,降温,加入溶剂,使之充分分散均匀后,再加入促进剂调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间,在210℃热板条件下、当成型时间为440秒~530秒之间时,环氧胶黏剂即配制完毕,即制得高耐温环氧胶黏剂;
b、制备高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:
将碳纤维-织物通过上胶机(可以是卧式或立式上胶机)浸渍步骤a所述高耐温环氧胶黏剂,并经过上胶机的烘道烘焙,上胶机烘道长24m,分为4段、每段6m,烘焙温度范围在85℃~175℃,上胶机的车速在11m/min,烘焙后即制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
c、压制高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件:
按高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件图纸(工艺)要求,将步骤b制得的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料裁剪成所需形状及尺寸,将裁剪后的13层重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料摆放在(两面涂有脱模剂的光滑)不锈钢模具上,送入装有热板的热压机(可以是普通热压机或真空热压机)中,控制温度在190℃、压力在16MPa的条件下热压成型,热压成型时间在13h范围内,即制得高耐温碳纤维绝缘层、模压制件。
实施例29:
一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,步骤为:
a、制备高耐温环氧胶黏剂:
(a)配料:按环氧树脂12重量份、改性环氧树脂5重量份、固化剂6重量份、填料2重量份、溶剂10重量份、促进剂0.02重量份的组分组成和重量配比取各组分原料;
(b)室温下,在配胶罐中加入步骤(a)所述配方量的环氧树脂、改性环氧树脂和填料,在55℃温度下搅拌2小时后,加入固化剂,在100℃温度下搅拌4小时,降温,加入溶剂,使之充分分散均匀后,再加入促进剂调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间,在210℃热板条件下、当成型时间为440秒~530秒之间时,环氧胶黏剂即配制完毕,即制得高耐温环氧胶黏剂;
b、制备高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:
将碳纤维-织物通过上胶机(可以是卧式或立式上胶机)浸渍步骤a所述高耐温环氧胶黏剂,并经过上胶机的烘道烘焙,上胶机烘道长24m,分为4段、每段6m,烘焙温度范围在85℃~175℃,上胶机的车速在5m/min,烘焙后即制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
c、压制高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件:
按高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件图纸(工艺)要求,将步骤b制得的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料裁剪成所需形状及尺寸,将裁剪后的一层的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料摆放在(两面涂有脱模剂的光滑)不锈钢模具上,送入装有热板的热压机(可以是普通热压机或真空热压机)中,控制温度在130℃、压力在5MPa的条件下热压成型,热压成型时间在0.5h范围内,即制得高耐温碳纤维绝缘层、模压制件。
上述实施例21~29中:
所述环氧树脂是双酚芴环氧树脂(简称DGEBF)、双邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEMBF)、双二邻甲酚芴环氧树脂(简称DGEDMBF)中的一种或两种以上的混合物;
所述改性环氧树脂是双酚A型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:美国陶氏的DER-383、美国陶氏的DER-331、巴陵石化的E-51、巴陵石化的CYD-128等)、双酚F型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:瀚森迈图的EPON-862、南亚环氧树脂(昆山)有限公司的NPEF-170等)、脂环族环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:湖北鑫润德化工有限公司的TDE-85、日本DAICEL公司的CEL2021P、美国DOW公司的UVR-6110、美国亨斯曼公司的CY-179等)、缩水甘油胺型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:上海合成树脂研究所的AG-80等)、联苯型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:湖南嘉盛德材料科技有限公司的BPNE3501LL/9781等)、苯酚型酚醛环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:南亚环氧树脂(昆山)有限公司的NPPN-638S、美国瀚森迈图高新材料集团的EPON 154、湖南嘉盛德材料科技有限公司的DPNH9501等)、邻甲酚型酚醛环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:大日本油墨公司的N-665XP、台湾长春人造树脂厂的CNE202、南亚环氧树脂(昆山)有限公司的NPCN-704/703等)、双酚A酚醛型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:台湾长春树脂厂的BNE200、上海帆啸化工科技有限公司的F-51等)、间苯二酚型环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:深圳市佳迪达化工有限公司的ERISYS RDGE-H、广州一夫化工物资有限公司的YF-554等)、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:湖南嘉盛德材料科技股份有限公司的NPNE1501、济宁华凯树脂有限公司的DNE260、天太高新科技有限公司的DNE280A75等)、异氰酸酯改性的环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:江杉化学有限公司的A-IME AER4152、韩国SHIN-A T&C的SEB-350等)、以及海因环氧树脂(产品生产提供企业和牌号可以是:无锡惠隆电子材料有限公司的1070;广州太吉新材料有限公司的HY-070等)中的一种或两种以上的混合物;
所述固化剂为4,4-二氨基二苯甲烷、4,4-二氨基二苯砜、双胺芴中的两种或两种以上的混合物;
所述填料为氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、硅微粉、蒙脱土、高岭土、气相二氧化硅、二氧化硅微粉、石墨烯、水滑石以及滑石粉中的一种或两种以上的混合物;
所述促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺、三氟化硼乙胺、三乙胺、六甲基四胺、以及乙酰丙酮铝中的一种或两种以上的混合物;
所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚、甲乙酮、环己酮、醋酸甲酯、丁酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺以及乙醇中的一种或两种以上的混合物;
所述碳纤维-织物为碳纤维方格布(产品生产提供企业可以是:东莞市碳索复合材料有限公司、德州忠创复合材料有限公司、四川璐锋科技发展有限公司等),碳纤维斜纹布(产品生产提供企业可以是:东丽碳纤维(广东)有限责任公司、嘉兴市纽特复合材料有限公司、北京喜卡复合材料科技有限公司等)、碳纤维平纹布(产品生产提供企业可以是:宜兴市华恒高性能纤维织造有限公司、东莞市霏渤复合材料有限公司、日本东丽等)、碳纤维缎纹布(产品生产提供企业可以是:无锡市鹏盛碳纤维科技有限公司、海宁安捷复合材料有限责任公司、宜兴市恒辉碳纤维织造有限公司等)、碳纤维缝编毡(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)、碳纤维连续毡(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)、碳纤维复合布(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)以及碳纤维复合毡(产品生产提供企业可以是:日本东丽等)中的一种或两种以上的混合物;
上述实施例21~29中:步骤b中所述制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是在碳纤维-织物上有半固化物的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:该高耐温环氧碳纤维-织物预浸料中:半固化物的重量百分比为15%~55%的范围中、碳纤维-织物的重量百分比为45%~85%的范围中,并且半固化物和碳纤维-织物的重量百分比之和为100%。
上述实施例27~29中:步骤c中所述不锈钢模具的形状可以为平板型、U型或相似形状,以及其它异形的形状。
上述实施例7~29中:所述制得高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件在温度230℃下弯曲强度在359~382MPa范围中,温度121℃、100%湿度下96h(小时)后弯曲强度在426~467MPa范围中,剪切强度在49~55MPa范围中。
上述实施例中:各步骤中的工艺参数(温度、压力、时间、浓度、车速等)和各组分用量数值等为范围的,任一点均可适用。
上述实施例中:所采用的百分比例中,未特别注明的,均为重量(质量)百分比例或本领域技术人员公知的百分比例;所采用的比例中,未特别注明的,均为重量(质量)比例;所述重量份可以均是克或千克。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术,所述原材料均为市售产品。
本发明不限于上述实施例,本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
Claims (7)
1.一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,其特征是:该高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件是一层及一层以上重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合材料;
所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是将碳纤维-织物浸渍高耐温环氧胶黏剂、再经烘焙后形成的在碳纤维-织物上有半固化物的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述碳纤维-织物为碳纤维方格布、碳纤维斜纹布、碳纤维平纹布、碳纤维缎纹布、碳纤维缝编毡、碳纤维连续毡、碳纤维复合布以及碳纤维复合毡中的一种或两种以上的混合物;
所述高耐温环氧胶黏剂的组分及重量配比组成为:环氧树脂12~45重量份、改性环氧树脂5~35重量份、固化剂6~34重量份、填料1~61重量份、溶剂9.5~201重量份、促进剂0.01~0.18重量份;
所述环氧树脂是双酚芴环氧树脂、双邻甲酚芴环氧树脂、双二邻甲酚芴环氧树脂中的一种或两种以上的混合物;
所述改性环氧树脂是双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂环族环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A酚醛型环氧树脂、间苯二酚型环氧树脂、二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂、异氰酸酯改性的环氧树脂以及海因环氧树脂中的一种或两种以上的混合物;
所述固化剂为4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯砜、双胺芴中的两种或两种以上的混合物;
所述填料为氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、硅微粉、蒙脱土、高岭土、气相二氧化硅、二氧化硅微粉、石墨烯、水滑石以及滑石粉中的一种或两种以上的混合物;
所述促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺、三氟化硼乙胺、三乙胺、六甲基四胺以及乙酰丙酮铝中的一种或两种以上的混合物;
所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚、甲乙酮、环己酮、醋酸甲酯、丁酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺以及乙醇中的一种或两种以上的混合物。
2.按权利要求1所述的高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,其特征是:所述高耐温环氧碳纤维-织物预浸料中:半固化物的重量百分比为15%~55%、碳纤维-织物的重量百分比为45%~85%。
3.按权利要求1或2所述的高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件,其特征是:所述高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件在温度230℃下弯曲强度为359~382MPa,温度121℃、100%湿度下96h后弯曲强度为426~467MPa,剪切强度为49~55MPa。
4.一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,其特征是步骤为:
a、制备高耐温环氧胶黏剂:
(a) 配料:按环氧树脂12~45重量份、改性环氧树脂5~35重量份、固化剂6~34重量份、填料1~61重量份、溶剂9.5~201重量份、促进剂0.01~0.18重量份的组分组成和重量配比取各组分原料;
所述环氧树脂是双酚芴环氧树脂、双邻甲酚芴环氧树脂、双二邻甲酚芴环氧树脂中的一种或两种以上的混合物;
所述改性环氧树脂是双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂环族环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A酚醛型环氧树脂、间苯二酚型环氧树脂、二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂、异氰酸酯改性的环氧树脂以及海因环氧树脂中的一种或两种以上的混合物;
所述固化剂为4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯砜、双胺芴中的两种或两种以上的混合物;
所述填料为氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、硅微粉、蒙脱土、高岭土、气相二氧化硅、二氧化硅微粉、石墨烯、水滑石以及滑石粉中的一种或两种以上的混合物;
所述促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺、三氟化硼乙胺、三乙胺、六甲基四胺以及乙酰丙酮铝中的一种或两种以上的混合物;
所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚、甲乙酮、环己酮、醋酸甲酯、丁酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺以及乙醇中的一种或两种以上的混合物;
(b) 室温下,在配胶罐中加入步骤(a)所述配方量的环氧树脂、改性环氧树脂和填料,在55℃~115℃温度下搅拌0.5小时~2小时后,加入固化剂,在100℃~145℃温度下搅拌1小时~4小时,降温,加入溶剂,使之分散均匀后,再加入促进剂调整胶液的成型时间,取样,用小刀法测试胶液的成型时间,在210℃热板条件下、当成型时间为440秒~530秒之间时,环氧胶黏剂即配制完毕,即制得高耐温环氧胶黏剂;
b、制备高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:
将碳纤维-织物通过上胶机涂敷步骤a所述高耐温环氧胶黏剂,并经过上胶机的烘道烘焙,上胶机烘道长24m,分为4段、每段6m,烘焙温度范围在85℃~175℃,上胶机的车速在5m/min~18m/min,烘焙后即制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料;
所述碳纤维-织物为碳纤维方格布、碳纤维斜纹布、碳纤维平纹布、碳纤维缎纹布、碳纤维缝编毡、碳纤维连续毡、碳纤维复合布以及碳纤维复合毡中的一种或两种以上的混合物;
c、压制高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件:
按高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件图纸要求,将步骤b制得的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料裁剪成所需形状及尺寸,将裁剪后的一层及一层以上重叠的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料摆放在不锈钢模具上,送入装有热板的热压机中,控制温度在130℃~250℃、压力在5MPa~30MPa的条件下热压成型,根据成型结构件的厚度0.5mm~150mm,确定热压成型时间在0.5h~30h范围内,即制得高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件。
5.按权利要求4所述高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,其特征是:步骤b中所述制得高耐温环氧碳纤维-织物预浸料是在碳纤维-织物上有半固化物的高耐温环氧碳纤维-织物预浸料:该高耐温环氧碳纤维-织物预浸料中:半固化物的重量百分比为15%~55%、碳纤维-织物的重量百分比为45%~85%。
6.按权利要求4所述高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,其特征是:步骤c中所述不锈钢模具的形状为平板型或U型。
7.按权利要求4、5或6所述高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件的制备方法,其特征是:步骤c中所述制得高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件在温度230℃下弯曲强度为359~382MPa,温度121℃、100%湿度下96h后弯曲强度为426~467MPa,剪切强度为49~55MPa。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110555834.9A CN113278180B (zh) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | 一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110555834.9A CN113278180B (zh) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | 一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113278180A CN113278180A (zh) | 2021-08-20 |
CN113278180B true CN113278180B (zh) | 2022-08-12 |
Family
ID=77280561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110555834.9A Active CN113278180B (zh) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | 一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113278180B (zh) |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015078260A (ja) * | 2013-10-15 | 2015-04-23 | サンデン商事株式会社 | 高導電性炭素繊維素材及びそれを用いた成形方法 |
CN104987664A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-10-21 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种特高压直流输变电用绝缘层、模压结构件及其制备方法 |
CN105017723A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-11-04 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种特高压直流输变电用绝缘受力件及其制备方法 |
CN105199316A (zh) * | 2013-02-05 | 2015-12-30 | 胡妍 | 一种碳纤维复合材料电缆线的制作方法 |
CN106042528A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布及其制备方法 |
CN106433019A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-02-22 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种碳纤维毡层压板及其制备方法 |
CN106832752A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-06-13 | 厦门复晟复合材料有限公司 | 一种碳纤维环氧树脂预浸料 |
CN107118518A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-01 | 江苏兆鋆新材料股份有限公司 | 一种碳纤维预浸料及其制备方法 |
JP2018053065A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | 東レ株式会社 | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、および繊維強化複合材料 |
WO2018173716A1 (ja) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | 東レ株式会社 | エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
CN111187438A (zh) * | 2020-02-10 | 2020-05-22 | 北京航空航天大学 | 一种真空袋成型工艺用碳纤维/增韧环氧树脂预浸料的制备方法 |
JP2020132733A (ja) * | 2019-02-18 | 2020-08-31 | 三菱ケミカル株式会社 | 炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
CN112745637A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-04 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种耐高温高耐电痕转动绝缘子及其制备方法 |
CN112778702A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-11 | 广东盈骅新材料科技有限公司 | 环氧树脂复合材料和层压板及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102076735B (zh) * | 2008-06-25 | 2013-04-17 | 东邦特耐克丝株式会社 | 环氧树脂组合物以及使用该组合物的预浸料坯 |
-
2021
- 2021-05-21 CN CN202110555834.9A patent/CN113278180B/zh active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105199316A (zh) * | 2013-02-05 | 2015-12-30 | 胡妍 | 一种碳纤维复合材料电缆线的制作方法 |
JP2015078260A (ja) * | 2013-10-15 | 2015-04-23 | サンデン商事株式会社 | 高導電性炭素繊維素材及びそれを用いた成形方法 |
CN104987664A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-10-21 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种特高压直流输变电用绝缘层、模压结构件及其制备方法 |
CN105017723A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-11-04 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种特高压直流输变电用绝缘受力件及其制备方法 |
CN106042528A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布及其制备方法 |
CN106433019A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-02-22 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种碳纤维毡层压板及其制备方法 |
JP2018053065A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | 東レ株式会社 | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、および繊維強化複合材料 |
CN106832752A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-06-13 | 厦门复晟复合材料有限公司 | 一种碳纤维环氧树脂预浸料 |
WO2018173716A1 (ja) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | 東レ株式会社 | エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
CN107118518A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-01 | 江苏兆鋆新材料股份有限公司 | 一种碳纤维预浸料及其制备方法 |
JP2020132733A (ja) * | 2019-02-18 | 2020-08-31 | 三菱ケミカル株式会社 | 炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
CN111187438A (zh) * | 2020-02-10 | 2020-05-22 | 北京航空航天大学 | 一种真空袋成型工艺用碳纤维/增韧环氧树脂预浸料的制备方法 |
CN112745637A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-04 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种耐高温高耐电痕转动绝缘子及其制备方法 |
CN112778702A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-11 | 广东盈骅新材料科技有限公司 | 环氧树脂复合材料和层压板及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
The Surface Finish of Thermally Aged Carbon Fibre Reinforced Composites Using E-glass as a Surface Barrier;de Souza, ML,等;《APPLIED COMPOSITE MATERIALS》;20151231;第22卷(第5期);第573-582页 * |
碳纤维/环氧树脂层压板湿热性能研究进展;张阿樱,等;《中国机械工程》;20111231;第22卷(第4期);第494-498页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113278180A (zh) | 2021-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113278179B (zh) | 一种高耐温环氧玻璃纤维绝缘层、模压制件及其制备方法 | |
CN111205597B (zh) | 一种高性能环氧树脂及制备方法 | |
CN113354920B (zh) | 一种高耐温环氧芳纶纤维绝缘层、模压制件及其制备方法 | |
CN106626631A (zh) | 一种芳纶纤维毡层压板及其制备方法 | |
CN109265655B (zh) | 一种快速固化树脂体系及制备方法 | |
CN112375380B (zh) | 一种改性邻苯二甲腈树脂及制备方法 | |
CN113715422A (zh) | 一种高耐磨环氧玻纤布层压板及其制备方法 | |
CN107286325B (zh) | 树脂组合物及其应用 | |
CN112745637A (zh) | 一种耐高温高耐电痕转动绝缘子及其制备方法 | |
CN102634165A (zh) | 环氧树脂组成物 | |
CN110670415A (zh) | 一种高密度芳纶纤维纸层压板及其制备方法 | |
CN113278180B (zh) | 一种高耐温环氧碳纤维绝缘层、模压制件及其制备方法 | |
CN111748205B (zh) | 一种适合于湿法缠绕的耐高温透波杂化树脂体系及其制备方法 | |
CN111995861A (zh) | 一种用于选择性激光烧结耐热制件的go/tpu复合粉体及其制备方法 | |
CN115386195A (zh) | 一种大型水电发电设备用绝缘层、模压结构件及其制备方法 | |
CN114714679A (zh) | 一种低密度纤维增强复合材料制品及其制备方法 | |
CN111138636A (zh) | 一种树脂组合物、预浸料及层压板 | |
CN116751431B (zh) | 一种基于苯并环丁烯的覆铜板及其制备方法 | |
CN112430446B (zh) | 一种用于非晶条带粘接和绝缘的粘合剂及其制备方法和使用方法 | |
CN112679907B (zh) | 一种耐湿热树脂组合物及其制备方法、预浸料和层压板 | |
CN113881188B (zh) | 一种高温高压耐水解的苯并噁嗪树脂组合物及其制品和应用 | |
CN109233201A (zh) | 一种碳纤维杆及具有该碳纤维杆的复合板的制备方法 | |
CN117700926A (zh) | 一种用于模具的树脂材料体系及其制备方法、应用 | |
CN116554441A (zh) | 耐漏电起痕型环氧树脂组合物及其应用 | |
CN116535817A (zh) | 一种纤维增强树脂复合材料、风机叶片及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |