一种纤维增强树脂基复合材料芯及其制造方法_3

文档序号:8354777阅读:来源:国知局
玻璃纤维增强热固性复合材料。由于玻璃纤维与碳纤维热膨胀系数和弹性模量的差异,导线在使用的过程中会出现碳纤维层和玻璃纤维层间分离;而本发明的纤维增强树脂基复合材料芯的碳纤维用量较少,且有序分布在内芯当中,不易发生分层现象,降低了复合材料内部缺陷的产生,提高了输电线路安全可靠性。
[0061]5.本发明的纤维增强树脂基复合材料芯采用拉挤工艺,力学性能好、耐腐蚀、尺寸稳定、热导率低、绝缘性能好、耐老化。
[0062]6.本发明的纤维增强树脂基复合材料芯采用内部复合材料外部绝缘玻璃纤维层结构,绝缘性更好。
[0063]7.本发明的纤维增强树脂基复合材料芯结构简单,制作简单,制造成本低。
[0064]8.本发明的纤维增强树脂基复合材料芯提高到架空导线用纤维增强树脂基复合材料芯棒国标关于复合芯棒抗拉强度的第二等级(最小抗拉强度2400MPA以上)的标准,抗拉强度高。
[0065]9.本发明的纤维增强树脂基复合材料芯的内应力增大,影响制品的尺寸稳定性以及它的机械性能。
[0066]10.本发明的纤维增强树脂基复合材料芯添加了碳纳米管填料,具有高模量和高强度,改善碳纤维复合芯性能,提高复合芯强度、弹性、抗疲劳性及各向同性。
[0067]11.本发明的纤维增强树脂基复合材料芯添加了纳米硅粉填料,改善碳纤维复合芯的耐热性。,
[0068]12.本发明的纤维增强树脂基复合材料芯添加了纳米碳酸钙填料,改善耐热性,提高强度。
【附图说明】
[0069]图1是生广流程图图;
[0070]图2是复合芯结构形式示意图;
【具体实施方式】
[0071]下面结合实例对本发明进行详细的说明。
[0072]实施例1:
[0073]本发明的纤维增强树脂基复合材料芯用纤维增强树脂基复合材料,复合材料由树脂材料和纤维增强材料制成,按体积分数计,树脂材料为30%,纤维增强材料为70% ;
[0074]纤维增强材料包括按体积分数计80 %的拉伸强度多3500MPa的高强玻璃纤维和按体积分数计20%的拉伸强度多4900MPa的高强碳纤维,高强玻璃纤维和高强碳纤维均匀混合;
[0075]树脂材料包括如下质量份组分:热固性树脂(四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂)100份、固化剂(间苯二甲胺)70份、促进剂(2-乙基-4-甲基咪唑)8份、填料(纳米Ti02) 2份、脱模剂(硬脂酸锌)3份。
[0076]制备步骤如下:
[0077]I)开卷纱束即纤维增强材料在牵引机的拉力下,经200°C干燥预处理2分钟,经过导向辊和集束栅板、集纱辊后,进入浸渍胶槽,浸透树脂基体的胶液0.5min ;
[0078]其中浸渍胶槽温度定为60°C ;
[0079]2)经树脂基体胶液浸润的纤维增强材料,按照设计的要求依次有序通过具有一定界面形状的预成型模具,排出多余的树脂和气泡,进行预成型;其中预成型模内的温度为30°C?130°C ;
[0080]3)固化成型:
[0081]复合材料的树脂胶液在前段固化模具内逐步升温,经粘流态、凝胶态、玻璃态后成型固化,
[0082]在内脱模剂的作用下,复合材料由牵引装置拉出脱模成型;
[0083]其中前段固化模具第一加热区间温度为110_240°C ;第二加热区间温度为120?2300C ;第三加热区间温度为110?240°C ;
[0084]树脂基复合材料后固化成型采用至少一段连续加热装置,加热区间的温度为170 ?250°C ;
[0085]其中牵引速度0.35m/min ;
[0086]4)由收线机进行制品收卷。其中各步骤的参数选取如下:
[0087]干燥温度为120°C,干燥时间为2分钟;浸渍胶槽的温度恒定为50°C,浸透时间为2分钟;
[0088]经树脂浸润的碳纤维在模具前段预成型模内的温度为85°C ;
[0089]固化成型过程,前段固化模具,对应的第一加热区间为160°C ;第二加热区间为190 0C ;
[0090]第三加热区间为175°C ;
[0091]后固化成型,采用三段连续加热方式,加热区间的温度均为210°C ;
[0092]其中,牵引速度设为0.5m/min。
[0093]按照上述工艺得到的样品经检测,复合材料成本降低18%,卷绕性能为38D、2圈、不开裂,复合芯韧性提高35%,玻璃化转变温度为192°C,拉伸强度达2450MPa。
[0094]实施例2
[0095]本发明的纤维增强树脂基复合材料芯用纤维增强树脂基复合材料,复合材料由树脂材料和纤维增强材料制成,按体积分数计,树脂材料为50%,纤维增强材料为50% ;
[0096]纤维增强材料包括按体积分数计60 %的拉伸强度多3500MPa的高强玻璃纤维和按体积分数计40%的拉伸强度多4900MPa的高强碳纤维,高强玻璃纤维和高强碳纤维均匀混合;
[0097]树脂材料包括如下质量份组分:树脂(1,4_ 丁二醇二缩水甘油醚环氧树脂)100份、固化剂(邻苯二甲酸酐)85份、促进剂(N,N-二甲基苄胺)I份、填料(纳米Si02)2份、脱模剂(硬脂酸)I份。
[0098]复合材料的制备步骤同实施例1,具体参数如下:
[0099]干燥温度为130°C,干燥时间为I分钟;胶槽的温度恒定为40°C,浸透时间为3分钟;
[0100]经树脂浸润的碳纤维在模具前段预热区的温度为50°C。
[0101]本发明所述的电网输电线路用纤维增强树脂基复合材料制备工艺对应的前段固化模具,对应的第一加热区间为120°C ;第二加热区间为130°C ;第三加热区间为230°C ;
[0102]后固化成型,采用三段连续加热方式,加热区间的温度均为220°C ;
[0103]牵引速度设为0.6m/min。
[0104]按照上述电网输电线路用纤维增强树脂基复合材料制备工艺制备得到的样品经检测,复合材料成本降低24%,卷绕性能为34D、2圈、不开裂,复合芯韧性提高40%,玻璃化转变温度为198°C,拉伸强度2430MPa。
[0105]实施例3
[0106]本发明的纤维增强树脂基复合材料芯用纤维增强树脂基复合材料,复合材料由树脂材料和纤维增强材料制成,按体积分数计,树脂材料为80%,纤维增强材料为20% ;
[0107]纤维增强材料包括按体积分数计80 %的拉伸强度彡3500MPa的高强玻璃纤维和按体积分数计20%的拉伸强度多4900MPa的高强碳纤维,高强玻璃纤维和高强碳纤维均匀混合;
[0108]本发明所述的电网输电线路用纤维增强树脂基复合材料,按照如下配比:树脂(三聚氰胺环氧树脂)100份、固化剂(二苯醚四酸二酐)230份、促进剂(三乙醇胺)25份、填料(BaTi03) 10份、脱模剂(聚二甲基硅氧烷)20份。
[0109]复合材料的制备步骤同实施例1,具体参数如下:
[0110]干燥温度为200°C,干燥时间为I分钟;胶槽的温度恒定为80°C,浸透时间为3分钟;
[0111]经树脂浸润的碳纤维在模具前段预热区的温度为120°C。
[0112]本发明所述的电网输电线路用纤维增强树脂基复合材料制备工艺对应的前段固化模具,对应的第一加热区间为230°C ;第二加热区间为230°C ;第三加热区间为140°C ;
[0113]牵引速度设为0.7m/min。
[0114]按照上述电网输电线路用纤维增强树脂基复合材料制备工艺制备得到的样品经检测,复合材料成本降低15%,卷绕性能为34D、2圈、不开裂复合芯韧性提高36%,玻璃化转变温度为196°C,拉伸强度2500MPa。
[0115]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解
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