一种高性能绝缘复合材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种高性能绝缘复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.芳纶纤维是人工合成芳香族聚酰胺纤维的一种，对位芳纶纤维(ppta)具有高比强度、高模、耐高温、耐腐蚀、密度低质轻、耐冲击、介电性好绝缘等特性，广泛应用于防护材料、轻质结构材和特高压电网传输等领域；但ppta具有典型的“皮-芯结构”，分子链段排列高度规整、取向性高结晶度高，大共轭苯环结构的存在使得酰胺基团很难与其他基团发生反应，使得对位芳纶纤维表面光滑、活性极性基团少、界面结合力低、浸润性差、难分散，限制了对位芳纶复合材料的性能与应用。
3.为了改善对位芳纶纤维表面活性低、浸润性差分散性差等问题，需对芳纶纤维进行改性处理，然而现有的改性方法大多工序繁琐、需引入大量化学试剂、具有一定操作危险性且效率低；因此，急需提供一种工艺简单、成本低、周期短的改性方法，提高对位芳纶纤维表面活性、浸润性，以提升对位芳纶复合材料的性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种高性能绝缘复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法工艺简单、周期短、成本低，制备得到的复合材料层间剪切强度高，缺陷数量少，适于在实际工程中推广与应用。
5.本发明在第一方面提供了一种高性能绝缘复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
6.s1.将环氧树脂与硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；
7.s2.将所述改性环氧树脂与固化剂混合，得到浸渍液；
8.s3.将芳纶纤维进行热氧化处理，得到改性芳纶纤维；
9.s4.将所述改性芳纶纤维于所述浸渍液中进行超声浸渍，得到芳纶纤维预浸料；
10.s5.将所述芳纶纤维预浸料进行铺层、固化成型，得到所述高性能绝缘复合材料。
11.优选地，在步骤s1中，所述偶联剂溶液占所述改性环氧树脂质量的2～3％；优选的是，所述硅烷偶联剂占所述硅烷偶联剂溶液质量的3～8％，优选为5％。
12.优选地，在步骤s1中，所述硅烷偶联剂溶液由硅烷偶联剂和溶剂混合得到；
13.优选的是，所述溶剂为去离子水和无水乙醇的混合物；更优选的是，所述溶剂中去离子水和无水乙醇的质量比为1:18。
14.优选地，在步骤s2中，所述改性环氧树脂与固化剂的质量比为100:(20～40)，优选为100:30。
15.优选地，所述环氧树脂为e51环氧树脂；
16.所述硅烷偶联剂为kh550；
17.所述固化剂为双氰胺；和/或
18.所述芳纶纤维为对位芳纶纤维，优选的是，所述芳纶纤维为芳纶iii纤维。
19.优选地，在步骤s3之前，还包括对芳纶纤维进行预处理的步骤；
20.所述预处理为除去芳纶纤维表面附着物；优选的是，将芳纶纤维浸丙酮中浸泡6h，用蒸馏水清洗，然后于110℃干燥4h。
21.优选地，所述超声浸渍的时间为20～30min；和/或
22.所述热氧化处理的温度为500℃，时间3～5min。
23.优选地，所述铺层为采用横纵交替铺层方式将所述芳纶纤维预浸料铺设在模具中；和/或
24.所述固化成型的温度为100～110℃。
25.本发明在第二方面提供了一种高性能绝缘复合材料，采用上述第一方面所述的制备方法制备得到。
26.本发明在第三方面提供了上述第二方面所述的高性能绝缘复合材料在特高压输电领域的应用。
27.本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
28.本发明在树脂基体改性的基础上，结合芳纶纤维热氧化改性和超声浸渍改性方法，实现高性能芳纶纤维复合材料的制备；硅烷偶联剂可以增强纤维与树脂基体的浸润性和反应性，在纤维与树脂间形成过渡界面层；热氧化处理利用高温使芳纶纤维表面降解或氧化，从而破坏纤维致密的惰性表面，实现对芳纶纤维的改性，有效增强复合材料的剪切强度；超声浸渍的方式可以解决芳纶纤维预浸料叠层内部空气难排尽的问题，消除纤维与树脂基体间的气泡缺陷，从而提升材料的强度，提高产品质量和工程实用性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明实施例提供的高性能绝缘复合材料的微观ct图；
31.图2是本发明硅烷偶联剂溶液和环氧树脂的质量比与树脂改性复合材料的层间剪切强度的关系图；
32.图3是本发明超声浸渍的时间与超声-树脂改性复合材料的层间剪切强度的关系图；
33.图4是本发明热氧化处理的时间与超声-树脂改性-纤维改性复合材料的层间剪切强度的关系图。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的
前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明在第一方面提供了一种高性能绝缘复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
36.s1.将环氧树脂与硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；
37.s2.将所述改性环氧树脂与固化剂混合，得到浸渍液；
38.s3.将芳纶纤维进行热氧化处理，得到改性芳纶纤维；
39.s4.将所述改性芳纶纤维于所述浸渍液中进行超声浸渍，得到芳纶纤维预浸料；
40.s5.将所述芳纶纤维预浸料进行铺层、固化成型，得到所述高性能绝缘复合材料。
41.本发明在树脂基体改性的基础上，结合芳纶纤维热氧化改性和超声浸渍改性方法，实现高性能芳纶纤维复合材料的制备；硅烷偶联剂可以增强纤维与树脂基体的浸润性和反应性，在纤维与树脂间形成过渡界面层；热氧化处理利用高温使芳纶纤维表面降解或氧化，从而破坏纤维致密的惰性表面，实现对芳纶纤维的改性，有效增强复合材料的剪切强度；超声浸渍的方式可以解决芳纶纤维预浸料叠层内部空气难排尽的问题，消除纤维与树脂基体间的气泡缺陷，从而提升材料的强度，提高产品质量和工程实用性。
42.本发明提供的制备方法工艺简单、周期短、成本低、无需加入大量化学试剂、安全性高。
43.根据一些优选的实施方式，在步骤s1中，所述偶联剂溶液占所述改性环氧树脂质量的2～3％(例如，可以为2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％或3％)；优选的是，所述硅烷偶联剂占所述硅烷偶联剂溶液质量的3～8％(例如，可以为3％、4％、5％、6％、7％或8％)，优选为5％。
44.本发明通过硅烷偶联剂对环氧树脂进行改性，增强纤维与树脂基体的浸润性和反应性，偶联剂在纤维与树脂间形成过渡界面层，提升芳纶纤维界面结合强度，进而增强了层间剪切强度。
45.为了探究硅烷偶联剂的用量对于复合材料层间剪切强度的影响，确定硅烷偶联剂的用量的最佳范围，本发明在其他条件均相同的情况下仅通过调控环氧树脂和硅烷偶联剂溶液的质量比制备得到复合材料，具体方法如下：将环氧树脂与硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；其中，硅烷偶联剂溶液由kh550硅烷偶联剂和溶剂混合得到；其中，kh550硅烷偶联剂占硅烷偶联剂溶液质量的5％；在室温条件下将改性环氧树脂与双氰胺固化剂按质量比100:30混合，使用玻璃棒充分搅拌直至混合液体不出现粘稠状混合，得到浸渍液；将芳纶iii纤维于浸渍液中进行浸渍，得到芳纶纤维预浸料；在模具上涂抹脱模剂，将芳纶纤维预浸料按照横纵铺层方式进行铺层，随后采用模压工艺于100-110℃条件下固化成型得到树脂改性复合材料；硅烷偶联剂溶液和环氧树脂的质量比与树脂改性复合材料层间的剪切强度的关系如图2所示，环氧树脂和硅烷偶联剂溶液的质量比为98:2(即硅烷偶联剂溶液占改性环氧树脂的质量的2％)和97:3(即硅烷偶联剂溶液占改性环氧树脂的质量的3％)时得到的树脂改性复合材料的层间剪切强度较未经硅烷偶联剂改性的复合材料有明显提升，且环氧树脂和硅烷偶联剂溶液的质量比为97:3时，树脂改性复合材料的层间剪切强度最大。因此，本发明将硅烷偶联剂溶液的用量控制在上述范围内，以确保硅烷偶联剂在最大程度上增强纤维与树脂基体的浸润性和反应性，进而增强复合材料的层间剪切强度；若硅烷偶联剂的的用量过大，将影响环氧树脂的固化，使得树脂间的交联程度减弱，导致试样层间
剪切强度的降低；若硅烷偶联剂的的用量过小，改性效果差，对于纤维与树脂基体的浸润性和反应性提升不大。
46.根据一些优选的实施方式，在步骤s1中，所述硅烷偶联剂溶液由硅烷偶联剂和溶剂混合得到；
47.优选的是，所述溶剂为去离子水和无水乙醇的混合物。
48.在一些更优选的实施方式中，所述溶剂中去离子水和无水乙醇的质量比为1:18。
49.根据一些优选的实施方式，在步骤s2中，所述改性环氧树脂与固化剂的质量比为100:(20～40)(例如，可以为100:20、100:25、100:30、100:35或100:40)，优选为100:30。
50.根据一些优选的实施方式，所述环氧树脂为e51环氧树脂；
51.所述硅烷偶联剂为kh550；
52.所述固化剂为双氰胺；和/或
53.所述芳纶纤维为对位芳纶纤维，优选的是，所述芳纶纤维为芳纶iii纤维。
54.根据一些优选的实施方式，在步骤s3之前，还包括对芳纶纤维进行预处理的步骤；
55.所述预处理为除去芳纶纤维表面附着物；优选的是，将芳纶纤维浸丙酮中浸泡6h，用蒸馏水清洗，然后于110℃干燥4h。
56.根据一些优选的实施方式，所述超声浸渍的时间为20～30min(例如，可以为20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min或30min)。
57.本发明通过超声浸渍的方式，将纤维表面附着的气体排出，提高芳纶纤维表面的浸渍程度，实现纤维-树脂的全面浸渍，在惰性纤维表面包裹一层活性树脂“外衣”，消除了芳纶纤维与树脂基体间的气泡缺陷，增强纤维表面活性，进而提高材料的层间剪切强度。
58.为了探究超声浸渍的时间对于复合材料层间剪切强度的影响，确定超声浸渍的最佳处理时间范围，本发明在其他条件均相同的情况下仅通过调控超声浸渍的时间制备得到不同复合材料，具体方法如下：将环氧树脂与硅烷偶联剂溶液按质量比为97:3进行混合，得到改性环氧树脂；其中，硅烷偶联剂溶液由kh550硅烷偶联剂和溶剂混合得到，kh550硅烷偶联剂占硅烷偶联剂溶液质量的5％；在室温条件下将改性环氧树脂与双氰胺固化剂按质量比100:30混合，使用玻璃棒充分搅拌直至混合液体不出现粘稠状混合，得到浸渍液；将芳纶纤维于浸渍液中进行超声浸渍，得到芳纶纤维预浸料；在模具上涂抹脱模剂，将芳纶iii纤维预浸料按照横纵铺层方式进行铺层，随后采用模压工艺于100-110℃条件下固化成型得到超声-树脂改性复合材料；超声浸渍的时间与超声-树脂改性复合材料的层间剪切强度的关系如图3所示，在20～30min得到的超声-树脂改性复合材料的层间剪切强度较大，较未进行超声处理的复合材料的层间剪切强度有明显提升；因此，本发明将超声浸渍的时间控制在上述范围即可得到高剪切强度的复合材料，随着时间的延长层间剪切强度逐渐稳定，是因为超声浸渍过程中纤维与树脂基体的表面浸润性并未发生改变，纤维与树脂基体的附着力很小，在纤维间附着的气体完全排出后，随着超声处理时间的延长，层间剪切强度并未发生明显变化。
59.根据一些优选的实施方式，所述热氧化处理的温度为500℃，时间3～5min(例如，可以为3min、3.5min、4min、4.5min或5min)。
60.本发明通过芳纶纤维进行热氧化处理的方式，对芳纶纤维表面进行刻蚀，破坏纤维致密的惰性表面，实现对芳纶纤维的改性，从而有效提升复合材料的剪切强度。
61.本发明基于芳纶iii纤维的热失重曲线，确定热氧化处理温度为500℃；为了进一步探究热氧化处理的时间对于复合材料层间剪切强度的影响，确定热氧化处理的最佳处理时间范围，本发明在其他条件均相同的情况下仅通过调控热氧化处理的时间，制备得到不同复合材料，具体方法如下：将环氧树脂与硅烷偶联剂溶液按质量比为97:3进行混合，得到改性环氧树脂；其中，硅烷偶联剂溶液由kh550硅烷偶联剂和溶剂混合得到，kh550硅烷偶联剂占硅烷偶联剂溶液质量的5％；在室温条件下将改性环氧树脂与双氰胺固化剂按质量比100:30混合，使用玻璃棒充分搅拌直至混合液体不出现粘稠状混合，得到浸渍液；将芳纶iii纤维放入加热电炉中，并在500℃下热氧化处理，将纤维表面充分氧化，得到改性芳纶纤维；将改性芳纶纤维于浸渍液中进行超声浸渍20min，得到芳纶纤维预浸料；在模具上涂抹脱模剂，将芳纶纤维预浸料按照横纵铺层方式进行铺层，随后采用模压工艺于100-110℃条件下固化成型得到超声-树脂改性-纤维改性复合材料；热氧化处理的时间与超声-树脂改性-纤维改性复合材料的层间剪切强度的关系如图4所示，热氧化处理时间为3～5min时得到的超声-树脂改性-纤维改性复合材料的层间剪切强度较大，且4min时达到最大值，且较未进行热氧化处理的复合材料的层间剪切强度有明显提升。因此，本发明将热氧化处理的时间控制在上述范围内，以确保对芳纶纤维表面的刻蚀效果，进而增强复合材料的层间剪切强度；若热氧化处理的时间过长，因为热氧化对纤维表面的强烈刻蚀作用会导致热氧化的刻蚀效果不再仅仅集中于纤维表面，使纤维本体受损，进而导致复合材料的层间剪切强度降低；若热氧化处理的时间过短，纤维表面刻蚀效果差，不能有效提升复合材料的层间剪切强度。
62.根据一些优选的实施方式，所述铺层为采用横纵交替铺层方式将所述芳纶纤维预浸料铺设在模具中；本发明芳纶纤维预浸料的铺层采用横纵交替铺层的方式(即横向铺层和纵向铺层交替排列方式)铺设在模具中，最终形成横向铺层、纵向铺层交替排列的方式；本发明采用横纵交替铺层的方式可以有效提高树脂的浸润性，可得到结构和性能更均一的复合材料；本发明对模具的形状和铺层数不做具体限定，模具可以为圆柱形、方形或其他形状；模具的具体形状和铺层数量可根据实际应用场景进行选择和设计。和/或
63.所述固化成型的温度为100～110℃(例如，可以为100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃或110℃)。
64.本发明在第二方面提供了一种高性能绝缘复合材料，采用上述第一方面所述的制备方法制备得到。
65.本发明在第三方面提供了上述第二方面所述的高性能绝缘复合材料在特高压输电领域的应用。
66.本发明提供的高性能绝缘复合材料层间剪切强度高，缺陷数量少，适于在特高压输电领域实际工程中推广与应用。
67.为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面结合实施例对本发明作进一步说明。
68.本发明中的材料和试剂均可以是在市面上直接购买得到或自行合成得到，对具体型号不做限制。
69.本发明实施例和对比例复合材料的性能测试参见如下方法：
70.层间剪切强度测试：采用电子万能试验机(型号：tse503a，上海万测试验机公司)
开展层间剪切强度测试。
71.按照astm d 2344标准采用三点式短梁弯曲法，在万能试验机上对实施例和对比例的复合材料进行层间剪切强度进行测试，测试温度与相对湿度条件分别为20℃和50％，试样尺寸25mm
×
6mm
×
2mm，跨度厚度比为5:1，十字压头加载速度为2mm/min，每组测5个试样取平均值。计算复合材料ilss值的公式如下：
[0072][0073]
其中，τ为复合材料的ilss值，单位mpa；pb为试样破坏时承受的最大载荷，单位n；b为试样宽度，单位mm；h为试样厚度，单位mm。
[0074]
缺陷数量检测：采用epoch 650超声探伤仪进行缺陷数量的检测，测定尺寸为1～200μm的缺陷数量。
[0075]
实施例1
[0076]
s1.将582ge51环氧树脂与18gkh550硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；其中，硅烷偶联剂溶液由1gkh550硅烷偶联剂、1g去离子水和18g无水乙醇混合后置于离心机中于室温下充分搅拌10min得到；
[0077]
s2.在室温条件下将600g改性环氧树脂与180g双氰胺固化剂混合，使用玻璃棒充分搅拌直至混合液体不出现粘稠状混合，得到浸渍液；
[0078]
s3.将芳纶iii纤维放入加热电炉中，并在500℃下热氧化处理4min，将纤维表面充分氧化，得到改性芳纶纤维；
[0079]
s4.将改性芳纶纤维于浸渍液中进行超声浸渍20min，得到芳纶纤维预浸料；
[0080]
s5.在模具上涂抹脱模剂，将芳纶纤维预浸料按照横纵铺层方式进行铺层，随后采用模压工艺于100-110℃条件下固化成型得到复合材料。
[0081]
实施例1制得的复合材料的层间剪切强度剪切强度为59.35mpa，内部缺陷数量为11。
[0082]
由图1可知，复合材料中芳纶纤维与树脂基体的浸润性好，没有结构缺陷。
[0083]
对比例1
[0084]
s1.将582g环氧树脂与180g双氰胺固化剂混合，使用玻璃棒充分搅拌直至混合液体不出现粘稠状混合，得到浸渍液；
[0085]
s2.将芳纶iii纤维于浸渍液中进行浸泡20min，得到芳纶纤维预浸料；
[0086]
s3.在模具上涂抹脱模剂，将芳纶纤维预浸料按照横纵铺层方式进行铺层，随后采用模压工艺于100-110℃条件下固化成型得到复合材料。
[0087]
对比例1制得的复合材料的层间剪切强度剪切强度为33.65mpa，内部缺陷数量为51。
[0088]
对比例2
[0089]
s1.将582ge51环氧树脂与18gkh550硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；其中，硅烷偶联剂溶液由1gkh550硅烷偶联剂、1g去离子水和18g无水乙醇混合后置于离心机中于室温下充分搅拌10min得到；
[0090]
s2.在室温条件下将600g改性环氧树脂与180g双氰胺固化剂混合，使用玻璃棒充分搅拌直至混合液体不出现粘稠状混合，得到浸渍液；
[0091]
s3.将芳纶iii纤维于浸渍液中浸泡20min，得到芳纶纤维预浸料；
[0092]
s4.在模具上涂抹脱模剂，将芳纶纤维预浸料按照横纵铺层方式进行铺层，随后采用模压工艺于100-110℃条件下固化成型得到复合材料。
[0093]
对比例2制得的复合材料的层间剪切强度剪切强度为41.3mpa，内部缺陷数量为26。
[0094]
对比例3
[0095]
s1.将582ge51环氧树脂与18gkh550硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；其中，硅烷偶联剂溶液由1gkh550硅烷偶联剂、1g去离子水和18g无水乙醇混合后置于离心机中于室温下充分搅拌10min得到；
[0096]
s2.在室温条件下将600g改性环氧树脂与180g双氰胺固化剂混合，使用玻璃棒充分搅拌直至混合液体不出现粘稠状混合，得到浸渍液；
[0097]
s3.将芳纶iii纤维于浸渍液中超声浸渍20min，得到芳纶纤维预浸料；
[0098]
s4.在模具上涂抹脱模剂，将芳纶纤维预浸料按照横纵铺层方式进行铺层，随后采用模压工艺于100-110℃条件下固化成型得到复合材料。
[0099]
对比例3制得的复合材料的层间剪切强度剪切强度为46.85mpa，内部缺陷数量为18。
[0100]
对比例4
[0101]
s1.将582ge51环氧树脂与18gkh550硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；其中，硅烷偶联剂溶液由1gkh550硅烷偶联剂、1g去离子水和18g无水乙醇混合后置于离心机中于室温下充分搅拌10min得到；
[0102]
s2.在室温条件下将600g改性环氧树脂与180g双氰胺固化剂混合，使用玻璃棒充分搅拌直至混合液体不出现粘稠状混合，得到浸渍液；
[0103]
s3.将芳纶iii纤维放入加热电炉中，并在500℃下热氧化处理2min，将纤维表面充分氧化，得到改性芳纶纤维；
[0104]
s4.将改性芳纶纤维于浸渍液中进行超声浸渍20min，得到芳纶纤维预浸料；
[0105]
s5.在模具上涂抹脱模剂，将芳纶纤维预浸料按照横纵铺层方式进行铺层，随后采用模压工艺于100-110℃条件下固化成型得到复合材料。
[0106]
对比例4制得的复合材料的层间剪切强度剪切强度为53.12mpa。
[0107]
对比例5
[0108]
s1.将582ge51环氧树脂与18gkh550硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；其中，硅烷偶联剂溶液由1gkh550硅烷偶联剂、1g去离子水和18g无水乙醇混合后置于离心机中于室温下充分搅拌10min得到；
[0109]
s2.在室温条件下将600g改性环氧树脂与180g双氰胺固化剂混合，使用玻璃棒充分搅拌直至混合液体不出现粘稠状混合，得到浸渍液；
[0110]
s3.将芳纶iii纤维放入加热电炉中，并在500℃下热氧化处理8min，将纤维表面充分氧化，得到改性芳纶纤维；
[0111]
s4.将改性芳纶纤维于浸渍液中进行超声浸渍20min，得到芳纶纤维预浸料；
[0112]
s5.在模具上涂抹脱模剂，将芳纶纤维预浸料按照横纵铺层方式进行铺层，随后采用模压工艺于100-110℃条件下固化成型得到复合材料。
[0113]
对比例5制得的复合材料的层间剪切强度剪切强度为47.68mpa。
[0114]
综上可知，本发明实施例在对树脂基体改性的基础上，结合芳纶纤维热氧化改性和超声浸渍改性方法，可以有效提升复合材料的层间剪切强度，减少复合材料的内部缺陷数量，制得的复合材料可在特高压输电领域实际工程中推广与应用。
[0115]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种高性能绝缘复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：s1.将环氧树脂与硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；s2.将所述改性环氧树脂与固化剂混合，得到浸渍液；s3.将芳纶纤维进行热氧化处理，得到改性芳纶纤维；s4.将所述改性芳纶纤维于所述浸渍液中进行超声浸渍，得到芳纶纤维预浸料；s5.将所述芳纶纤维预浸料进行铺层、固化成型，得到所述高性能绝缘复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述偶联剂溶液占所述改性环氧树脂质量的2～3％；优选的是，所述硅烷偶联剂占所述硅烷偶联剂溶液质量的3～8％，优选为5％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述硅烷偶联剂溶液由硅烷偶联剂和溶剂混合得到；优选的是，所述溶剂为去离子水和无水乙醇的混合物。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述改性环氧树脂与固化剂的质量比为100:(20～40)，优选为100:30。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为e51环氧树脂；所述硅烷偶联剂为kh550；所述固化剂为双氰胺；和/或所述芳纶纤维为对位芳纶纤维，优选的是，所述芳纶纤维为芳纶iii纤维。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s3之前，还包括对芳纶纤维进行预处理的步骤；所述预处理为除去芳纶纤维表面附着物；优选的是，将芳纶纤维浸丙酮中浸泡6h，用蒸馏水清洗，然后于110℃干燥4h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述超声浸渍的时间为20～30min和/或所述热氧化处理的温度为500℃，时间3～5min。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铺层为采用横纵交替铺层方式将所述芳纶纤维预浸料铺设在模具中；和/或所述固化成型的温度为100～110℃。9.一种高性能绝缘复合材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。10.权利要求9所述的高性能绝缘复合材料在特高压输电领域的应用。

技术总结
本发明提供了一种高性能绝缘复合材料及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域，该复合材料的制备方法包括：将环氧树脂与硅烷偶联剂溶液混合，得到改性环氧树脂；将改性环氧树脂与固化剂混合，得到浸渍液；将芳纶纤维进行热氧化处理，得到改性芳纶纤维；将改性芳纶纤维于浸渍液中进行超声浸渍，得到芳纶纤维预浸料；将所述芳纶纤维预浸料进行铺层、固化成型，得到所述高性能绝缘复合材料。本发明提供的制备方法工艺简单、周期短、成本低，制备得到的复合材料层间剪切强度高，内部缺陷数量少，适于在实际工程中推广与应用。适于在实际工程中推广与应用。适于在实际工程中推广与应用。


技术研发人员：叶金蕊 颜丙越 刘凯 何剑飞 陈有文 姬晓龙 梁起睿
受保护的技术使用者：国网智能电网研究院有限公司
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/7/12