一種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物，其制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物，具體涉及一種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物， 其制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)泡沫是一種低密度泡沫，固化后有著低的吸水率、收縮性，同時(shí)對(duì)金 屬材料有著良好的粘結(jié)性和化學(xué)穩(wěn)定性，因此環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)泡沫通常用在汽車、航天航空、 海洋運(yùn)輸?shù)冉煌ê徒ㄖI(lǐng)域。
[0003] 近年來，汽車輕量化成為降低汽車排放、提高燃燒效率的有效措施，也是汽車材料 發(fā)展的主要方向，致使塑料在汽車中的用量迅速上升。在實(shí)現(xiàn)整車輕量化目的的同時(shí)，整車 的安全性也是必須要考慮的主要因素，所以需要一種具有輕質(zhì)高強(qiáng)特點(diǎn)的材料，來實(shí)現(xiàn)整 車輕量化的要求。
[0004] 環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度和剛度高的特點(diǎn)，在整車上使用不僅可以減輕 整車重量，同時(shí)在碰撞的情況下還能提高車輛骨架對(duì)能量的吸收，從而提高了整車的安全 性。國(guó)內(nèi)外不少研究人員在環(huán)氧結(jié)構(gòu)泡沫方面做了不少研究，然而往往隨著材料的密度降 低，導(dǎo)致材料的力學(xué)強(qiáng)度顯著下降，不能很好的發(fā)揮環(huán)氧結(jié)構(gòu)泡沫的作用。
[0005] P.M.Stefani等人在Journal of Applied Polymer Science，2003,90(ll) :2992-2996中，介紹了環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)泡沫的壓縮強(qiáng)度隨密度的變化，當(dāng)密度在0.3時(shí)，壓縮強(qiáng)度為 1.8MPa，當(dāng)密度在0.6時(shí)，壓縮強(qiáng)度為5.5MPa;M.V.Alonso等人在Journal of Applied Polymer Science，2006，102(4) :3266-3272中，介紹了環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)泡沫的密度在0.3時(shí)采 用不同的纖維對(duì)材料力學(xué)性能的影響，此時(shí)不論采用哪種長(zhǎng)度的玻璃纖維或芳綸纖維，壓 縮強(qiáng)度都低于3MPa。
[0006] 為此，開發(fā)一種原料易得，力學(xué)性能高的環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫對(duì)于拓寬環(huán)氧樹脂的應(yīng) 用是很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供了一種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物，該組合物原料易得，由 于組合物為環(huán)氧基結(jié)構(gòu)，對(duì)金屬具有高的粘結(jié)力，經(jīng)過高溫固化后材料的發(fā)泡倍率在0.6-2.0倍，與現(xiàn)有的環(huán)氧發(fā)泡材料相比，具有很高剪切強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物的制備方法，通過將原料分步加入加 工捏合、固化發(fā)泡后制得了此種泡沫組合物，其加工方法簡(jiǎn)單。
[0009] 本發(fā)明還提供了此種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物在汽車、飛機(jī)等其他可發(fā)生碰撞的交 通工具及機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用，其可用于提高設(shè)備的使用安全性。
[0010]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0011] -種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物，含有以下物質(zhì)及重量份：
[0012] 雙酚A型環(huán)氧樹脂 100份;：
[0014] 所述的雙酸A型環(huán)氧樹脂為固體或液體環(huán)氧樹脂，環(huán)氧當(dāng)量為275-590克/當(dāng)量。
[0015] 所述環(huán)氧樹脂增韌劑為丙烯酸接枝聚烯烴和/或馬來酸酐接枝聚烯烴。優(yōu)選為乙 烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、烯烴-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基 丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物中的一種或幾種。
[0016] 所述發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、4,4_氧代雙苯磺酰肼、膨脹微球、碳酸氫鈉中的一種 或幾種;優(yōu)選偶氮二甲酰胺和/或膨脹微球。
[0017] 所述雙氰胺類固化劑為二氰二胺。
[0018] 所述脲類固化促進(jìn)劑為N- (3，4-二氯苯基)Y -二甲基脲和/或N-苯基-N，Y - 二甲基脲。
[0019] 所述填料為微米級(jí)或納米級(jí)的碳酸鈣、滑石粉、硅灰石中的一種或幾種;優(yōu)選為納 米級(jí)碳酸鈣。
[0020] 所述纖維為玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維或聚酯纖維;優(yōu)選為玻璃纖維。
[0021] 所述觸變劑為氣相二氧化硅。作為觸變劑的氣相二氧化硅由于能形成氫鍵而提高 體系中的中低剪切粘度，從而起到增稠作用。
[0022] 本發(fā)明還提供了上述環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物的制備方法，所述制備方法包括以下 步驟:在70_100°C條件下，將配方量的雙酸A型環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂增韌劑混合均勻，加工捏 合;然后加入纖維混合均勻，加工捏合;再加入發(fā)泡劑、填料混合均勻，加工捏合;然后加入 觸變劑，混合均勻，加工捏合;最后加入雙氰胺類固化劑和脲類固化促進(jìn)劑，混合均勻，加工 捏合;之后固化發(fā)泡。
[0023] 所述加工捏合的時(shí)間均為15-25min。
[0024] 所述固化發(fā)泡的溫度為150-190°C，優(yōu)選為160-180°C。
[0025] 所述固化發(fā)泡的時(shí)間為20-40min。
[0026] 本發(fā)明還提供了上述環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物在交通工具及機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用。
[0027] 本發(fā)明提供的環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物配方組分中，環(huán)氧樹脂增韌劑可以改善環(huán)氧 樹脂基體的韌性;膨脹微球可以賦予材料細(xì)小的泡孔，與纖維配合可以使固化發(fā)泡后的材 料有高的壓縮強(qiáng)度。
[0028] 本發(fā)明公開的制備方法中，由于某些環(huán)氧樹脂增韌劑和纖維不易在環(huán)氧樹脂中分 散，所以先將環(huán)氧樹脂與增韌劑混合，保證混合均勻后再加入纖維，待纖維混合均勻后，加 入填料和發(fā)泡劑，混合均勻后加入觸變劑對(duì)體系粘度進(jìn)行調(diào)整，最后加入固化劑和促進(jìn)劑， 這是因?yàn)樵谀蠛霞庸さ倪^程中防止體系固化而最后加入固化體系。
[0029] 本發(fā)明公開的組合物為環(huán)氧基結(jié)構(gòu)的泡沫組合物，其對(duì)金屬具有高的粘結(jié)力，經(jīng) 過高溫固化后材料的發(fā)泡倍率在〇. 6-2.0倍，與現(xiàn)有的環(huán)氧基結(jié)構(gòu)發(fā)泡材料相比，其具有很 高剪切強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度，同時(shí)加工方法簡(jiǎn)單。
[0030] 本發(fā)明公開的環(huán)氧基結(jié)構(gòu)的泡沫組合物可以作為結(jié)構(gòu)泡沫用在汽車、飛機(jī)中作為 增強(qiáng)材料，在汽車整車中使用不僅可以減輕整車重量，同時(shí)在碰撞的情況下還能提高車輛 骨架對(duì)能量的吸收，從而提高了整車的安全性，此外，本產(chǎn)品還可適用于其它可能發(fā)生碰撞 的交通工具及機(jī)械設(shè)備上，用于提高交通工具及機(jī)械設(shè)備的使用安全性。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] -種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物，其所含原料及重量份如表1所示：
[0032] 表1:環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物所含原料及重量份
[0033]
[0034] 本發(fā)明所用材料和來源：
[0035] 雙酸A型環(huán)氧樹脂:環(huán)氧當(dāng)量為275-590克/當(dāng)量，市售產(chǎn)品；
[0036]環(huán)氧樹脂增韌劑：型號(hào)分別為GB19D、GB17D，均購(gòu)自佛山格邦高分子科技有限公 司；
[0037] AC發(fā)泡劑:市售產(chǎn)品；
[0038] Celegon 0T發(fā)泡劑：發(fā)泡劑，購(gòu)自Lion Chemical公司；
[0039] 膨脹微球：型號(hào)為093 DU 120,購(gòu)自阿克蘇諾貝爾(Akzo Nobel)高效化學(xué)品有限 公司；
[0040] 玻璃纖維:市售產(chǎn)品；
[0041] 碳酸鈣:市售產(chǎn)品；
[0042]滑石粉:市售產(chǎn)品；
[0043]氣相二氧化硅:市售產(chǎn)品；
[0044] 雙氰胺類固化劑:型號(hào)為Dyhard 100S，購(gòu)自于德國(guó)德固賽(Degussa)公司；
[0045] 脲類固化促進(jìn)劑:型號(hào)分別為UR200、UR500，均購(gòu)自于德國(guó)德固賽(Degus sa)公司；
[0046] 實(shí)施例1
[0047] -種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物，其所含原料及重量份如表1中的實(shí)施例1所示。
[0048] 所述環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物的制備方法為：
[0049] 在95°C條件下，將配方量的雙酚A型環(huán)氧樹脂、GB19D環(huán)氧樹脂增韌劑加入捏合機(jī) 中，混合均勻，加工捏合20min，然后加入玻璃纖維，加工捏合20min，混合均勻后，加入AC發(fā) 泡劑、093 DU 120膨脹微球、1250目碳酸鈣、2000目滑石粉，混合均勻，加工捏合20min，然后 加入氣相二氧化硅，加工捏合20min，混合均勻后，加入Dyhard 100S雙氰胺類固化劑、UR500 脲類固化促進(jìn)劑，加工捏合20min，混合均勻后，在170°C下烘烤20min進(jìn)行固化發(fā)泡，然后進(jìn) 行力學(xué)性能測(cè)試，其力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見表2。
[0050] 實(shí)施例2
[0051] -種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物，其所含原料及重量份如表1中的實(shí)施例2所示。
[0052]所述環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物的制備方法為：
[0053]在70°C條件下，將配方量的雙酚A型環(huán)氧樹脂、GB19D環(huán)氧樹脂增韌劑加入捏合機(jī) 中，混合均勻，加工捏合15min，然后加入玻璃纖維，加工捏合20min，混合均勻后，加入AC發(fā) 泡劑、093 DU 120膨脹微球、1250目碳酸鈣、2000目滑石粉，混合均勻，加工捏合15min，然后 加入氣相二氧化硅，加工捏合20min，混合均勻后，加入Dyhard 100S雙氰胺類固化劑、UR500 脲類固化促進(jìn)劑，加工捏合15min，混合均勻后，在160°C下烘烤25min進(jìn)行固化發(fā)泡，然后進(jìn) 行力學(xué)性能測(cè)試，其力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見表2。
[0054] 實(shí)施例3
[0055] -種環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物，其所含原料及重量份如表1中的實(shí)施例3所示。
[0056] 所述環(huán)氧基結(jié)構(gòu)泡沫組合物的制備方法為：
[0057]在80°C條件下，將配方量的雙酚A型環(huán)氧樹脂、GB17D環(huán)氧樹脂增韌劑加入捏合機(jī) 中，混合均勻，加工捏合15min，然后加入玻璃纖維，加工捏合20min，混合均勻后，加入AC發(fā) 泡劑、093 DU 120膨脹微球、1250目碳酸鈣、2000目滑石粉，混合均勻，加工捏合20min，然后 加入氣相二氧化硅，加工捏合20min，混合均勻后，加入Dyhard 100S雙氰胺類固化劑、UR200 脲類固化促進(jìn)劑，加工捏合25min，混合均勻后，在180°C下烘烤30min進(jìn)行固化發(fā)泡，然后進(jìn) 行力學(xué)性能測(cè)試，其力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見表2。
[0058] 實(shí)施例4
[0059]