[发明专利]一种新型环氧树脂的制备方法

说明书

本发明涉及了一种新型环氧树脂的制备方法，属于特高压绝缘材料制备技术领域。该方法将碳纤维和纳米SiO₂粒子（粒径35nm）通过偶联剂(KH792)改性双酚A型环氧树脂((E51)，形成一种新型环氧树脂。双酚A型环氧树脂((E51)在高压电力设备中会经常用到，因其具的耐腐蚀性、电气绝缘性和耐热性，从而得到广泛的应用。本发明以提高环氧树脂的界面性能和耐热性能为宗旨，有针对性地对环氧树脂表面进行改性处理，首先在碳纤维材料通过硅烷偶联剂KH792中引入纳米SiO₂，随后加入到双酚A型环氧树脂((E51)中，从而在纤维与树脂之间引入物理、化学相互作用，提高环氧树脂材料界面热力性能和界面剪切强度。

技术领域

本发明属于绝缘纸制备技术领域，具体地说，本发明涉及一种新型环氧树脂的制备方法。

背景技术

近年来，纳米SiO₂具有硬度高、耐腐蚀等许多优异的性能，适合作为提高树脂性能的纳米改性填料。在推动高技术产业发展、促进国民经济实力提升和综合国力增强方面都发挥着决定性的作用。纤维和环氧树脂结构材料具有质量轻、韧性好、强度高、密度小、设计性强、耐腐蚀及抗疲劳等优点。随着电力网络向“超高压、大容量”方向发展，电力特高压设备将面临更加艰难的挑战，对于新型环氧树脂的性能有了新要求。

环氧树脂复合材料除了具有优异的机械性能和介电性能外，还同时具有优异的耐热性能。纤维和树脂的结构特征以及界面相互的性质、粘接强度以及界面应力传递能力对复合材料的整体性能有着举足轻重的影响。当前随着环氧树脂改性技术的不断发展，材料的改善以及电力寿命的提升使得对于电网安全保障有了较大的提升。

环氧树脂是一种典型的热固性材料，但是未经过改性的环氧树脂韧性较差，通过接枝碳纤维纳米SiO₂提高环氧树脂的性能，使它具有优异的耐热性能、介电性能和韧性，同时具有成型工艺性好且便于大面积施工等一系列优点。但是，环氧树脂价格高、韧性差及高温稳定性差，长期使用温度一般不能超过130℃。对于在高温作业的许多器件及结构部件上，环氧树脂材料的应用受到极大的限制。因此，为了满足特高压器件和结构部件发展的要求，急需寻求一种热稳定性能优异且成型工艺兼备的新型环氧树脂，以期待新型环氧树脂复合材料在提高耐热性能的同时兼备良好的机械性能。

发明内容

为了实现上述目的，本发明旨在提供一种新型环氧树脂的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现。

具体制备步骤如下：

1. 一种新型环氧树脂的制备方法，具有如下步骤，其特征在于：

(1)碳纤维表面氧化处理：

将一定量经过前期处理的碳纤维均匀的缠绕在柱形的玻璃棒上，然后把玻璃棒置于100mL的浓硝酸溶液中，在85℃下反应2.5h；随后静置1h，待反应结束后，用去离子水洗涤氧化处理的碳纤维，重复冲洗8-9遍，之后用常规PH纸检查滤液的PH值（PH正常值在6~8之间）；最后在100℃下进行干燥，随后即得到氧化处理过的碳纤维；

(2)碳纤维表面接枝处理：

将3mL 硅烷偶联剂(KH792)、0.lg脱水剂和0.01g催化剂依次加入到100mL无水四氢呋喃(THF)中，边加入边进行强力搅拌，直至试样完全溶解；随后将氧化处理过的碳纤维玻璃棒浸入反应液中，在氮气(N₂)保护，温度65℃下，持续反应24h，静置5h；反应结束后，将碳纤维取出，用无水四氢呋喃(THF)经过2h超声和冲洗；最后在65℃下真空干燥，随后即得到胺基化处理的碳纤维；

(3)处理纳米SiO₂：