[发明专利]增强碳纤维复合材料输电杆塔用纳米改性高强度高弹性模量聚氨酯环氧树脂及其制备方法

说明书

本申请涉及聚氨酯环氧树脂领域，具体公开了一种增强碳纤维复合材料输电杆塔用纳米改性高强度高弹性模量聚氨酯环氧树脂及其制备方法。聚氨酯环氧树脂由A组分和B组分组成，A组分包括以下重量份的原料：双酚A型环氧树脂100份，聚氨酯2.5‑5份，聚丁二烯橡胶2.5‑5份，纳米增韧剂0.2‑0.5份，石墨烯0.1‑0.5份，润湿分散剂1‑3份，凹凸棒土1‑5份，抗UV阻隔剂1‑3份，偶联剂0.5‑1份，脱模剂1‑3份；B组分包括以下重量份的原料：固化剂82‑86份，促进剂1‑3份。本申请的聚氨酯环氧树脂可用于碳纤维输电杆塔复合材料的制备，能够大幅提高输电杆塔的综合力学性能和疲劳性能，使用寿命长。

技术领域

本申请涉及聚氨酯环氧树脂领域，更具体地说，它涉及一种增强碳纤维复合材料输 电杆塔用纳米改性高强度高弹性模量聚氨酯环氧树脂及其制备方法。

背景技术

电杆、电塔结构是输电、通讯、铁路、机场、市政等基础设施中一类重要的特种支撑结构物，其结构性能直接影响线路的安全性、经济性和可靠性。传统输电杆塔主要为混凝土材质和钢材质，这两种材质的输电杆塔普遍存在易锈蚀、易腐烂、易开裂的缺陷，再加上长期裸露在外受到风雨、大气污秽、雷击、鸟害等的影响，使用寿命较短，容易出现各种安全隐患，并且这两种材质都比较重，施工运输和运行维护困难，安装成本高。

目前，输电杆塔开始朝着高性能、轻量化的方向研究，复合材料成本了研究上的重点，如玻璃纤维，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高的优点，密度在2.5-2.76g/cm³之间，质量较轻，但玻璃纤维比较脆， 耐磨性较差，在恶劣天气中容易折断。

为了提高输电杆塔强度，研究又将方向转移到了碳纤维复合材料上，碳纤维的轴向 强度和模量高，与玻璃纤维相比，其杨氏模量是玻璃纤维的3倍多，比性能高，且密度仅为 1.75-1.95g/cm³之间，质量更轻，并且还具有优异的耐高温性能、耐老化性能、耐腐蚀性能。 碳纤维复合材质在加工时大多通过拉挤成型工艺，通过将碳纤维材料在聚氨酯环氧树脂中浸 润并加热使树脂固化，制成碳纤维复合材料预浸料。聚氨酯环氧树脂具有较高的柔曲性和回 弹性，使碳纤维复合材料在具有良好的强度的同时，也具有一定韧性和耐腐蚀性，以便于输 电杆塔抵抗强风等恶劣天气，因此聚氨酯环氧树脂材料的性能对于碳纤维复合材料性能的影 响很大。

针对上述中的相关技术，发明人认为相关技术中输电杆塔的制备材料存在综合力学 性能和疲劳性能较弱的缺陷。

发明内容

为了提高输电杆塔制备材料的综合力学性能和疲劳性能，本申请提供一种增强碳纤 维复合材料输电杆塔用纳米改性高强度高弹性模量聚氨酯环氧树脂及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种增强碳纤维复合材料输电杆塔用纳米改性高强度高弹性 模量聚氨酯环氧树脂，采用如下的技术方案：

一种增强碳纤维复合材料输电杆塔用纳米改性高强度高弹性模量聚氨酯环氧树脂，由A组 分和B组分组成；

所述A组分包括以下重量份的原料：

双酚A型环氧树脂100份

聚氨酯2.5-5份

聚丁二烯橡胶2.5-5份

纳米增韧剂0.2-0.5份

石墨烯0.1-0.5份

润湿分散剂1-3份

凹凸棒土1-5份

抗UV阻隔剂1-3份

偶联剂0.5-1份

脱模剂1-3份；

所述B组分包括以下重量份的原料：

固化剂82-86份

促进剂1-3份。