[发明专利]一种风电用高性能拉挤成型环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种风电用高性能拉挤成型环氧树脂复合材料及其制备方法，复合材料以双酚A型环氧树脂为基体，丁腈橡胶CTBN和纳米二氧化硅，己二醇二缩水甘油醚为稀释剂，复配出高韧性复合型环氧树脂体系，并通过拉挤成型工艺制得风电叶片用高性能环氧树脂基玻璃纤维增强复合材料。结果表明，所得复合型环氧树脂体系可作为高韧性环氧树脂基体，当丁腈橡胶CTBN和纳米二氧化硅含量分别为20和10phr时，环氧树脂复合体系浇铸体的冲击强度达到25.1kJ·m^‑2，与纯双酚A型环氧树脂浇铸体的冲击强度相比提升151.5％。拉挤成型环氧树脂基玻璃纤维增强复合材料优异的力学和电气综合性能，能够满足风电领域的应用需求。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及用于一种风电用高性能拉挤成型环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

随着世界能源问题日益突出，风力发电因其储量巨大、资源可再生和市场广泛而成为一种颇具商业化前景的发电方式^[1]。作为风电机组的核心部件之一，风力发电叶片的大型化和高功率化发展对复合材料的成型工艺和力学性能(主要是韧性与强度)提出了更高的要求^[2]。环氧树脂基纤维增强复合材料是风力发电叶片与叶根的主要材料，但普遍存在材料脆性大、适用期短、渗透性差和固化温度高等问题，从而增大成型工艺难度，提高能源浪费和制造成本，严重制约了我国风电行业的发展。因此，需研制一种成型工艺性好、适用期长、浸透性好、固化物力学强度高且韧性好等特点的环氧树脂复合材料，以满足大型高功率风电叶片与叶根的应用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电用高性能拉挤成型环氧树脂复合材料及其制备方法，该拉挤成型环氧树脂基玻璃纤维增强复合材料优异的力学和电气综合性能，能够满足风电领域的应用需求。

本发明的技术方案是：

一种风电用高性能拉挤成型环氧树脂复合材料，该复合材料由胶液和玻璃纤维制备而成：

胶液包括双酚A型环氧树脂、丁腈橡胶、纳米二氧化硅、稀释剂、固化剂、促进剂；

其中，双酚A型环氧树脂、丁腈橡胶、纳米二氧化硅、固化剂和促进剂质量比为100:(5～20)：(3～10):(80～90):(1～3)，玻璃纤维体积含量为胶液的60％～78％。稀释剂用量不作过多要求。

作为本发明的进一步改进，所述固化剂为甲基四氢苯酐或2,4,6三(二甲氨基甲基)苯酚。

作为本发明的进一步改进，所述稀释剂为己二醇二缩水甘油醚，稀释剂的用量为胶液的15％～25％。

作为本发明的进一步改进，所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑。

作为本发明的进一步改进，所述丁腈橡胶和纳米二氧化硅的含量为20phr。

作为本发明的进一步改进，所述纳米二氧化硅的含量分别为10phr。

一种风电用高性能拉挤成型环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将双酚A型环氧树脂、丁腈橡胶CTBN，纳米二氧化硅、己二醇二缩水甘油醚、固化剂、促进剂均匀混合；升温真空脱泡后浇铸到模具中，抽真空脱泡后加入玻璃纤维，按照固化工艺进行固化；脱模后切割成得成品。

作为本发明的进一步改进，双酚A型环氧树脂、丁腈橡胶CTBN、纳米二氧化硅、己二醇二缩水甘油醚、固化剂、促进剂均匀混合置于浸胶槽中，玻璃纤维依次通过浸胶槽、预成型模和拉挤成型模具制备成复合材料。

作为本发明的进一步改进，所述拉挤成型模具包括预热区、凝胶区和固化区三个区域，采用三段梯度加热方式，温度控制分别为80、150和165℃，拉挤速度为15cm/min。

作为本发明的进一步改进，固化工艺为80℃/1h→150℃/1h→165℃/1h。