专利名称：一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，具体涉及一种新型风力发电转 子叶片用的复合材料的制备方法。
背景技术：
洁净能源是世界上人们关心的问题，风力发电则是重要的洁净能源之一。美国风能协会 AWEA (American Wind Energy Association)报导世界风力发电能力在不断扩大。世界风力发 电装置最关键的部分是转子，转子最核心的部分则是叶片。复合材料在风力发电上的应用， 实际上主要就是在风力发电转子叶片上的应用。风力发电转子叶片占风力发电整个装置成本 的15% — 20%，制造叶片的材料工艺对其成本有决定性。因此，材料的选择，制备工艺优化 对风力发电转子叶片十分重要。风力发电转子叶片用的材料根据叶片长度不同而选用不同的 复合材料，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂和碳纤维增 强环氧树脂。从性能来讲碳纤维增强环氧树脂最好，玻璃纤维增强环氧树脂次之。随功率的 增大，要求叶片长度增加，随叶片长度的增加，叶片的质量也随之增加，因此，风力发电由 于大量采用碳纤维复合材料引起成本增加。
发明内容
为减轻风力发电转子叶片的质量，本发明公开一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方 法，采用马来酸酐接枝改性芳纶纤维填充环氧树脂，有效提高了环氧树脂基体与芳纶纤维之 间的兼容性，制备出具有更加优异力学性能的复合材料，并且马来酸酐接枝处理工艺方法简 单，成本低，工艺性好。
一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于-
A) 首先对芳纶纤维进行马来酸酐接枝改性处理；
B) 将处理后的芳纶纤维按重量百分比10—20%同80 — 90%的环氧树脂进行机械共混；
C) 将混合后的粉料放入平板硫化机模具中成型先将炉温升至11(TC，保持60分钟，对 预成型坯料进行预塑，压力控制在10—15MPa，再以6CTC/小时的速度升温至190'C—220 'C，保温1小时，使模压料成型，
D) 然后采用随炉降温的方式降温到8CTC后将压力去掉，将模压成型后的复合材料连同模具一起取出，冷却至室温，获得复合材料。
1A)中所述马来酸酐改性处理，改性剂的组分重量百分比为马来酸酐10_20%、乙 醇70 — 85%、乙二胺四乙酸5 — 10%。
所述的芳纶纤维/环氧树脂复合材料用于制作风力发电机转子叶片。
本发明的优点和积极效果是采用马来酸酐接枝改性芳纶纤维填充环氧树脂，有效提高 了环氧树脂基体与芳纶纤维之间的兼容性，制备出力学性能优异的复合材料，对环境无污染， 并且马来酸酐接枝处理工艺方法简单，成本低，工艺性好。
具体实施方式
实施例l:
复合材料的组分重量百分比为芳纶纤维10%，环氧树脂90%。
马来酸酐改性剂各组分重量百分比如下马来酸酐10%、乙醇85%、乙二胺四乙酸5%。
复合材料制备过程如下-
首先，对芳纶纤维进行马来酸酐接枝改性处理。将处理后的芳纶纤维同环氧树脂进行机
械共混，然后将混合粉料放入平板硫化机模具中成型，先将炉温升至11(TC，保持60分钟， 对预成型坯料进行预塑，压力控制在10MPa，然后再以60。C/小时的速度升温至220。C，保温 1小时，使模压料成型，然后采用随炉降温的方式降温到8(TC后将压力去掉，将模压成型后 的复合材料连同模具一起取出，冷却至室温，获得复合材料。
对制备得到的复合材料进行力学试验，其拉伸强度可达175Mpa。 实施例2:
复合材料的组分重量百分比为芳纶纤维20%，环氧树脂80%。
马来酸酐改性剂各组分重量百分比如下马来酸酐20%、乙醇70%、乙二胺四乙酸5%。
复合材料制备过程如下
首先，对芳纶纤维进行马来酸酐接枝改性处理。将处理后的芳纶纤维同环氧树脂进行机 械共混，然后将混合粉料放入平板硫化机模具中成型，先将炉温升至11(TC，保持60分钟，
对预成型坯料进行预塑，压力控制在15MPa，然后再以6(TC/小时的速度升温至1卯'C，保温i小时，使模压料成型，然后采用随炉降温的方式降温到8crc后将压力去掉，将模压成型后 的复合材料连同模具一起取出，冷却至室温，获得复合材料。
对制备得到的复合材料进行力学试验，其冲击强度可达90KJ/mm2。 实施例3:
复合材料的组分重量百分比为芳纶纤维15%，环氧树脂85%。
马来酸酐改性剂各组分重量百分比如下马来酸酐19%、乙醇80%、乙二胺四乙酸1%。
复合材料制备过程如下
首先，对芳纶纤维进行马来酸酐接枝改性处理。将处理后的芳纶纤维同环氧树脂进行机 械共混，然后将混合粉料放入平板硫化机模具中成型，先将炉温升至11(TC，保持60分钟，
对预成型坯料进行预塑，压力控制在12MPa，然后再以60'C/小时的速度升温至20(TC，保温 1小时，使模压料成型，然后采用随炉降温的方式降温到8(TC后将压力去掉，将模压成型后 的复合材料连同模具一起取出，冷却至室温，获得复合材料。按照上述制备方法制备的复合 材料按照标准测得其弯曲强度未245MPa。
作为对照例，在相同的复合材料组分及复合材料制备工艺下，未接枝改性芳纶纤维增强 环氧树脂复合材料拉伸强度为160MPa，可以看出，马来酸酐接枝改性处理对于复合材料拉伸 性能提高明显。
权利要求
1、一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于A)首先对芳纶纤维进行马来酸酐接枝改性处理；B)将处理后的芳纶纤维按重量百分比10-20％同80-90％的环氧树脂进行机械共混；C)将混合后的粉料放入平板硫化机模具中成型先将炉温升至110℃，保持60分钟，对预成型坯料进行预塑，压力控制在10-15MPa，再以60℃/小时的速度升温至190℃-220℃，保温1小时，使模压料成型，D)然后采用随炉降温的方式降温到80℃后将压力去掉，将模压成型后的复合材料连同模具一起取出，冷却至室温，获得复合材料。
2、 根据权利要求1所述的一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于1A)中所述马来酸酐改性处理，改性剂的组分重量百分比为马来酸酐10 — 20%、乙醇70 —85°/。、乙二胺四乙酸5 — 10%。
3、 根据权利要求1所述的一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于所述的芳纶纤维/环氧树脂复合材料用于制作风力发电机转子叶片。
全文摘要
本发明涉及一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，该种材料用于风力发电机转子叶片。首先对芳纶纤维进行马来酸酐接枝改性处理；然后将处理后的芳纶纤维同环氧树脂复合，进行机械共混，控制芳纶纤维的重量百分比为混合粉料的10～20％，再将混合粉料放入不锈钢模具中压制成型，经过高温烧结制成马来酸酐接枝改性芳纶纤维/环氧树脂复合材料。其中所述马来酸酐改性剂的组分为马来酸酐、乙醇、乙二胺四乙酸，本发明工艺方法简单，成本低，对环境无污染，制得的复合材料具有很好的力学性能。
文档编号D06M14/00GK101538398SQ20091004898
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者洲 周, 健 李 申请人:上海第二工业大学