本發明涉及增韌材料，具體涉及一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法及應用。

背景技術：

1、電力行業作為碳排放的主要來源之一，加快推動綠色低碳及清潔環保型電力系統的發展，是實現碳減排目標的關鍵途徑。電抗器作為電力系統中的關鍵設備，承擔著調節電流、穩定電壓和提高電力系統穩定性的作用，其核心組件是由環氧樹脂(ep)澆注而成的絕緣材料和結構部件組成，這些材料必須具備優異的電氣絕緣性能、機械強度和熱穩定性。

2、然而，環氧樹脂固化后形成的三維交聯結構使其具有較高的脆性和較低的韌性，限制了其在電抗器中的應用。因此有效提高環氧樹脂的韌性和機械性能，是保障電力系統安全運行的重要課題。

技術實現思路

1、本發明的目的是為了解決目前環氧樹脂材料存在高脆性、低韌性，以及在增韌過程中難以兼具高韌性與高強度的問題，而提供一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法及應用。

2、一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，按以下步驟進行：

3、步驟s1、制備羥基超支化聚合物：

4、將衣康酸加入到n-甲基吡咯烷酮中，磁力攪拌均勻后，加入二季戊四醇，經過反應、析出、離心和干燥，得到羥基超支化聚合物；

5、步驟s2、制備羥基超支化聚合物-環氧樹脂復合材料：

6、將環氧樹脂與固化劑混合，充分機械攪拌后加入步驟s1中得到的羥基超支化聚合物，再加入促進劑，得到混合溶液；將混合溶液在真空環境下進行脫泡處理，得到環氧樹脂共混膠體；將環氧樹脂共混膠體置于預處理后的模具中進行固化，得到羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料；

7、所述的固化劑為甲基六氫苯酐，添加量為環氧樹脂質量的70～80％；

8、所述的羥基超支化聚合物的添加量為環氧樹脂質量的3％、6％、9％或12％。

9、一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的應用，所述的羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料在電介質電容器中的應用。

10、本發明羥基超支化聚合物的作用：

11、1.良好的相容性：羥基超支化聚合物中的大量羥基使其與環氧樹脂有良好的相容性，這種相容性有助于在環氧樹脂中均勻分散，從而在保持環氧樹脂樹脂原有特性的基礎上增加韌性，同時避免相分離或其它不良影響。

12、2.增韌效果顯著：羥基超支化聚合物具有高度支化的結構和大量的羥基，能夠有效增加環氧樹脂的韌性。

13、本發明的有益效果：

14、(1)本發明首先在氮氣環境下將衣康酸與二季戊四醇混合，通過反應、離心和干燥制備出羥基超支化聚合物；再以環氧樹脂作為基體，將羥基超支化聚合物作為增韌劑加入其中，利用溶液共混的方法制備而成。

15、本發明通過將羥基超支化聚合物作為增韌劑加入環氧樹脂，使得改性后的環氧樹脂在力學性能上有了顯著提升。羥基超支化聚合物的引入，不僅有效改善了環氧樹脂的韌性，還保持了其高強度和結構穩定性。改性后的環氧樹脂材料在斷裂伸長率、彎曲強度等力學指標上均表現出優異的性能，克服了傳統環氧樹脂材料固有的脆性問題。

16、(2)采用本發明方法制備的羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料具有顯著的力學性能提升，使得材料在韌性和強度之間取得了理想的平衡。

17、(3)本發明的制備工藝簡單，經濟高效，有效節約了資源，適合大規模工業化生產，對于環氧樹脂增韌復合材料的應用前景具有重要意義。

18、本發明可獲得一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法及應用。

技術特征：

1.一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于該制備方法按以下步驟進行：

2.根據權利要求1所述的一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于步驟s1中所述的衣康酸的質量、二季戊四醇的質量與n-甲基吡咯烷酮的體積的比為(4～5)g：(9～10)g：(20～30)ml。

3.根據權利要求1或2所述的一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于步驟s1中所述的二季戊四醇分三次加入，三次加入的時間間隔為3～5h；第三次加入后，繼續反應3～5h。

4.根據權利要求1所述的一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于步驟s1中反應環境為氮氣環境，反應容器為三口燒瓶，三口燒瓶分別連接氮氣入口、冷凝裝置和投料管口，反應溫度為100～150℃。

5.根據權利要求1所述的一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于步驟s1中干燥是在60～90℃下烘干8～12h。

6.根據權利要求1所述的一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于步驟s2中所述的促進劑為2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚，添加量為環氧樹脂質量的1～2％。

7.根據權利要求1所述的一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于步驟s2中在真空環境下進行脫泡處理的時間為100～180min。

8.根據權利要求1所述的一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于步驟s2中所述的預處理后的模具按以下步驟進行處理：先將模具用清水清洗3～5次，然后用去離子水沖洗3～5次，再用無水乙醇清洗3～5次，最后在75～80℃下干燥11～12h，得到預處理后的模具。

9.根據權利要求1所述的一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于步驟s2中固化是先在100～110℃下保溫1～3h，再在110～120℃下保溫1～3h。

10.如權利要求1-9任意一項所述的方法制備的一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的應用，其特征在于所述的羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料在電介質電容器中的應用。

技術總結
一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法及應用，涉及增韌材料技術領域。本發明的目的是為了解決目前環氧樹脂材料存在高脆性、低韌性，以及在增韌過程中難以兼具高韌性與高強度的問題。本發明通過將羥基超支化聚合物作為增韌劑加入環氧樹脂，使得改性后的環氧樹脂在力學性能上有了顯著提升。羥基超支化聚合物的引入，不僅有效改善了環氧樹脂的韌性，還保持了其高強度和結構穩定性。改性后的環氧樹脂材料在斷裂伸長率、彎曲強度等力學指標上均表現出優異的性能，克服了傳統環氧樹脂材料固有的脆性問題。本發明可獲得一種羥基超支化聚合物改性環氧樹脂復合材料的制備方法及應用。

技術研發人員：馮宇,滕宇,岳東,張文超,陳慶國
受保護的技術使用者：哈爾濱理工大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24