[发明专利]一种耐特高电压的混杂纤维增强复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐特高电压的混杂纤维增强复合材料及其制备方法。所述方法：将介电陶瓷粉体与溶剂进行球磨，得到介电陶瓷分散液；将介电陶瓷分散液与基体树脂混匀，得到混合物；将混合物进行减压蒸馏，得到介电陶瓷改性基体树脂；采用短切纤维与介电陶瓷改性基体树脂制备短切纤维预浸料；采用连续纤维布与介电陶瓷改性基体树脂制备连续纤维预浸料片；将连续纤维预浸料片与短切纤维预浸料进行交替铺层，直至达到预设厚度，得到交替铺层预浸料；将交替铺层预浸料进行模压固化，得到耐特高电压的混杂纤维增强复合材料。本发明得到的耐特高电压的混杂纤维增强复合材料同时兼具高的机械性能以及较传统层压板更好的耐电压性能。

技术领域

本发明属于纤维增强复合材料技术领域，具体涉及一种耐特高电压的混杂纤维增强复合材料及其制备方法。

背景技术

特高压输电工程是清洁能源传输的骨干网架，纤维增强绝缘复合材料是特高压电工装备用关键绝缘材料，对电网工程安全稳定运行至关重要。纤维增强绝缘复合材料作为绝缘结构件，不仅需要具有很好的机械性能，对耐电压性能也有了更高的要求。

目前主要通过向树脂中添加陶瓷填料的方法来提高材料的耐电压性和绝缘性，但填料与树脂相容性较差，且颗粒较大的陶瓷粉体较难进入纤维束内部，导致最终制得的材料内部存在一定的不均匀性的位点，导致材料存在内应力大和质脆等问题，导致材料在高压下可能会击穿和损坏，这是制约特高压绝缘设备发展的技术瓶颈。

鉴于目前的复合材料不能同时兼具好的耐电压性能和好的机械性能的问题，本发明的目的是提供一种耐特高电压的混杂纤维增强复合材料及其制备方法，此种复合材料兼具高的机械性能以及较层压板更好的耐电压性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种耐特高电压的混杂纤维增强复合材料及其制备方法。本发明得到的耐特高电压的混杂纤维增强复合材料兼具高的机械性能以及较传统层压板更好的耐电压性能。

本发明在第一方面提供了一种耐特高电压的混杂纤维增强复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将介电陶瓷粉体与溶剂进行球磨，得到介电陶瓷分散液；

(2)将介电陶瓷分散液与基体树脂在室温下搅拌2～3小时，得到混合物；所述介电陶瓷分散液与所述基体树脂的质量比为(5～25)：(20～40)；

(3)将所述混合物进行减压蒸馏去除溶剂，得到介电陶瓷改性基体树脂；

(4)采用短切纤维与所述介电陶瓷改性基体树脂制备短切纤维预浸料；

(5)采用连续纤维布与所述介电陶瓷改性基体树脂制备连续纤维预浸料片；

(6)将步骤(5)制备的连续纤维预浸料片与步骤(4)制备的短切纤维预浸料进行交替铺层，直至达到预设厚度，得到交替铺层预浸料；

(7)将所述交替铺层预浸料进行模压固化，制备得到耐特高电压的混杂纤维增强复合材料。

优选地，所述介电陶瓷粉体为氮化硼、氮化铝、氮化硅中的一种或者多种；所述溶剂为乙醇和/或丙酮；所述基体树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的一种或者多种；所述短切纤维为石英纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维中的一种或者多种；和/或所述连续纤维布中采用的纤维为芳纶纤维、PBO纤维、聚酯纤维中的一种或者多种。

优选地，在步骤(1)中：所述球磨的转速为300～500r/min，所述球磨时间为12小时以上；和/或所述介电陶瓷粉体与所述溶剂的质量比为(1～2)：(7～8)。

优选地，在步骤(1)中：所述介电陶瓷分散液中含有的介电陶瓷粉体的质量分数为15～25％。

优选地，在步骤(3)中：所述减压蒸馏的温度为40～70℃；和/或所述介电陶瓷改性基体树脂中含有的介电陶瓷粉体的质量百分含量为3～15％。