一種高效快速固化樹脂基輕質(zhì)復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)復合材料，具體涉及一種高效快速固化樹脂基輕質(zhì)復合材料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂是一種綜合性能優(yōu)良的復合材料樹脂基體，由環(huán)氧樹脂成型的復合材料 具有質(zhì)量輕、強度高、模量大、耐腐蝕性好、電性能優(yōu)異的特點?？招牟Ａ⒅榫哂忻芏鹊?、 壓縮強度高、電阻率高、熱傳導系數(shù)和熱收縮系數(shù)小等優(yōu)點，是其他輕質(zhì)填料無法比擬的。 而使用空心玻璃微珠來降低環(huán)氧樹脂復合材料的密度，目前也越來越廣泛應(yīng)用在機械、輕 工、航空航天、船舶、建筑等領(lǐng)域。
[0003] 雙氰胺作為環(huán)氧樹脂的固化劑，由于固化產(chǎn)物具有優(yōu)良的力學性能和電性能，廣 泛應(yīng)用在汽車、航天及電子等領(lǐng)域中，但由于其固化溫度較高且固化時間較長，使應(yīng)用范圍 受到很大限制，而目前大量使用的咪唑類固化促進劑，雖然能夠加快固化速度，但是固化溫 度還是普遍較高，固化成型時間很長，雖然提高咪唑類催化劑的量能夠迅速提高固化速度， 達到解決固化時間長的問題，但是加大咪唑類催化劑的量，會帶來加工過程難以控制，極容 易形成暴聚等化學現(xiàn)象，使得原材料直接損失，無法生產(chǎn)。
[0004] 如專利號為201210077459. 2公開的一種密度小于水的輕質(zhì)高強復合材料，其配 方為環(huán)氧樹脂100份，增韌劑0~15份，溶劑30. 0~70. 0份，固化劑2. 5~35份，促進劑 0. 01~0. 30份，偶聯(lián)劑0. 5~3. 0份，表面活性劑0. 05~0. 15份，空心玻璃微球20~60 份，該配方制得的復合材料密度達到0. 90~0. 99g/cm3,采用增強材料浸漬混和膠液或者 將混合膠液涂覆于增強材料上的工藝制得半固化材料，半固化材料再經(jīng)多層疊配、層壓熱 固化制得復合材料，由于浸膠工藝和材料成型工藝的問題，配方中不能大量的加入空心玻 璃微球，該配方中只能加入20~60份空心玻璃微球，且對空心玻璃微球的強度和粒徑有相 當高的要求，并且半固化材料制作時，需經(jīng)過100~200°C高溫的烘箱，輕質(zhì)材料成型時，材 料溫度需達到160°C以上，時間達到40分鐘以上，才能完全固化成型出制品，該專利，1、復 合材料密度無法下降的太多，2、制品尺寸受到限制，3、成型過程中耗能過多，耗時過長；又 如專利號為201210067359. 1公開的一種輕質(zhì)高強浮力材料，其配方為重量份數(shù)為100份低 粘度環(huán)氧樹脂、5~10份熱塑性樹脂、16~48份空心微珠及10~20份固化劑，該配方制 得的復合材料密度雖然能夠達到〇. 63g/cm3,但是由于該配方采用的是模壓成型，模壓件不 僅要在模壓機中固化3~5小時成型，而且脫模后還需在烘箱中固化溫度條件下保持1~ 3小時，才能完整固化成型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種高效快速固化樹脂基輕質(zhì) 復合材料及其制備方法，通過選擇和調(diào)整樹脂復合液，選擇不同種類固化劑和催化劑，并調(diào) 整固化劑和催化劑的配比，加入低密度的空心玻璃微球，經(jīng)過涂覆工藝達到設(shè)定的復合材 料成型時間和密度，從而降低成型加工過程的溫度，縮短固化成型時間，降低復合材料密 度。
[0006] 為了達到上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：
[0007] -種高效快速固化樹脂基輕質(zhì)復合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0008] 1)選擇D5tl為I-IOum微粉雙氰胺固化劑和電子級雙氰胺固化劑作為復合固化劑， 選擇D 5tl為l-5um的脲胺類催化劑和咪唑類催化劑作為復合催化劑，將復合固化劑和復合 催化劑調(diào)配制成混合固化體系；選擇粒徑為50-70um及密度為0. l-0.2g/cm3的空心玻璃微 珠；將環(huán)氧樹脂、增韌劑、成膜劑和溶劑，混合攪拌均勻，形成樹脂混合液；
[0009] 2)將所述空心玻璃微珠加入到所述混合固化體系中，混合攪拌均勻后加入到所述 樹脂混合液中，攪拌一定時間后，形成輕質(zhì)復合材料膠液；
[0010] 3)將所述輕質(zhì)復合材料膠液體系涂覆于不經(jīng)過表面處理的離型膜上，經(jīng)過烘烤形 成半固化片材，再將半固化片材經(jīng)過壓制，最終得到輕質(zhì)復合材料。
[0011] 本發(fā)明技術(shù)方案中，樹脂復合液直接涂覆于不經(jīng)過表面處理的離型膜上，不僅拓 寬了片材生產(chǎn)出來的厚度范圍，而且大大提高了空心玻璃微珠的填充量，解決了輕質(zhì)材料 密度無法大大降低的缺點。采用了混合固化/催化體系，明顯縮短了無增強材料輕質(zhì)片材 的加工固化時間，并且節(jié)省了能源。復合催化劑是由D 5tl為l-5um的脲胺類催化劑和咪唑 類催化劑復合搭配而成，所述的脲胺類催化劑包括：N-對氯苯基-N、N-二甲基脲（氯脲）， N- (3、4-二氯苯基）-N、N-二甲基脲，N- (3-苯基）-N、N二甲基脲，N- (4-苯基）-N、N-二甲 基脲，2-甲基咪唑脲，硫脲，加入了脲胺類催化劑，能夠明顯降低環(huán)氧樹脂固化溫度和縮短 固化時間。所述的復合固化劑是由D 5tl為I-IOum微粉雙氰胺和粒徑為l-5mm的電子級雙氰 胺固化劑復合搭配而成，因微粉雙氰胺固化劑的粒徑小，比表面積大，同樣能夠縮短環(huán)氧樹 脂固化時間。所述的空心玻璃微珠粒徑為50-70um及密度為0. 1-0. 2g/cm3,保證了制品的 密度能夠大大的降低。
[0012] 作為優(yōu)選，所述增韌劑為己二酸二辛脂、葵二酸二辛脂、二聚酸改性環(huán)氧樹脂、苯 氧樹脂、偏苯三甲酸三辛脂和丁腈橡膠中的一種或多種。添加增韌劑是為了增加輕質(zhì)復合 材料片材的柔韌性，以改善片材脆性易碎的問題。
[0013] 作為優(yōu)選，所述脲胺類催化劑為N-對氯苯基-N、N-二甲基脲（氯脲），N- (3、4_二 氯苯基）-N、N-二甲基脲，N- (3-苯基）-N、N二甲基脲，N- (4-苯基）-N、N-二甲基脲，2-甲 基咪唑脲和硫脲中的一種或多種。
[0014] 作為優(yōu)選，所述不經(jīng)過表面處理離型膜為聚酰亞胺離型膜或雙向拉伸聚丙烯離型 膜。因經(jīng)過表面處理的離型膜的表面處理劑會在加工的過程中轉(zhuǎn)移到制品上，對制品的表 面加工（如表面粘結(jié)）會帶來很大的影響。
[0015] 作為優(yōu)選，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂或雙酚F環(huán)氧樹脂或含磷環(huán)氧樹脂。
[0016] 作為優(yōu)選，所述成膜劑為聚乙烯醇縮丁醛。不僅解決了成膜不連續(xù)的的問題，而且 能夠使得成型的片材很好的從離型膜上撕下來。
[0017] 作為優(yōu)選，所述步驟3)中烘烤溫度為140°C，烘烤固化時間為10_20min。
[0018] -種高效快速固化樹脂基輕質(zhì)復合材料，由一片或多片半固化的無增強材料輕質(zhì) 片材熱壓固化粘合而成；所述的半固化的無增強材料輕質(zhì)片材由樹脂復合液涂覆于不經(jīng)過 表面處理的離型膜上，經(jīng)過烘烤、冷卻脫離離型膜后制得；所述的樹脂復合液包括以下物 料：環(huán)氧樹脂的100質(zhì)量份，增韌劑的10-100質(zhì)量份，成膜劑1-50質(zhì)量份，復合固化劑2-20 質(zhì)量份，復合催化劑〇. 01-10質(zhì)量份，空心玻璃微珠80-180質(zhì)量份；其中，所述的復合催化 劑是由D5tl為l-5um的脲胺類催化劑和咪唑類催化劑復合搭配而成；所述的復合固化劑是由 D5tl為I-IOum微粉雙氰胺固化劑和粒徑為1mm的雙氰胺固化劑復合搭配而成。
[0019] 作為優(yōu)選，所述復合催化劑中脲胺類催化劑和咪唑類催化劑的質(zhì)量比例為 1-49:1。所述復合固化劑中微粉雙氰胺固化劑和雙氰胺固化劑的質(zhì)量比例