一種可熱膨脹的固體環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可熱膨脹的固體環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料及其制備方法，包含以下組份且各組份按照重量計(jì)算為：固態(tài)環(huán)氧樹脂40~80份，固化劑30?50份，無機(jī)粒子3~10份，化學(xué)發(fā)泡劑0.05~5份，增韌劑1~15份，增強(qiáng)纖維0~10份；制備時(shí)將前述組合物置于熱壓機(jī)中，在10~25MPa壓力下壓實(shí)；放入預(yù)留有發(fā)泡空間的發(fā)泡模具中在90~160℃發(fā)泡成型2~4h；然后升高溫度至180~200℃后處理3h，冷卻后脫模即可。本發(fā)明的發(fā)泡材料具有很好的物理機(jī)械性能，易于加工，方便儲(chǔ)存運(yùn)輸，膨脹后泡孔結(jié)構(gòu)均勻規(guī)則，有效的解決了現(xiàn)有方法制備的固態(tài)可熱膨脹材料泡孔尺寸大，難以成型加工和不便儲(chǔ)存的不足。
【專利說明】
一種可熱膨脹的固體環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種可熱膨脹的固體環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料及其制備方法，屬于環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧發(fā)泡材料具有較好的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、絕緣性能、隔熱性能以及輕質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車、電子灌封、飛機(jī)制件、船體外殼等領(lǐng)域。環(huán)氧發(fā)泡材料的制備方法主要有物理發(fā)泡法、化學(xué)發(fā)泡法和中空微球固化成型法。上述方法制備的環(huán)氧樹脂泡沫材料泡孔尺寸較大、泡孔數(shù)量較少，通常達(dá)不到微孔材料的要求。
[0003]可熱膨脹材料可以用于汽車工業(yè)和其他若干工業(yè)中。其可以作為隔音保溫材料，也可以作為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料。通常的熱膨脹材料是由未固化樹脂和發(fā)泡劑的混合物組成，其在高溫下活化發(fā)泡而實(shí)現(xiàn)熱膨脹，這種熱膨脹材料存在以下不足:處于未固化狀態(tài)的可熱膨脹材料由于強(qiáng)度低且脆而難以加工;無法長久儲(chǔ)存;熱膨脹過程中，由于樹脂固化放熱而使得泡孔結(jié)構(gòu)難以調(diào)控，容易形成不規(guī)則和不均勻的泡孔，且泡孔尺寸較大。因此，開發(fā)一種便于成型加工且熱活化過程易于控制的可熱膨脹微孔發(fā)泡材料具有重要的實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種可熱膨脹的固體環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料及其制備方法，以克服現(xiàn)有方法制備的固態(tài)可熱膨脹材料泡孔尺寸大，難以成型加工和不便儲(chǔ)存的不足。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種可熱膨脹的固體環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料，包含以下組份且各組份按照重量計(jì)算為:固態(tài)環(huán)氧樹脂40?80份，固化劑30?50份，無機(jī)粒子3?10份，化學(xué)發(fā)泡劑0.05?5份，增韌劑I?15份，增強(qiáng)纖維0~10份。
[0006]所述固態(tài)環(huán)氧樹脂在室溫下呈固態(tài)粉末，其含有雙酚A型固態(tài)環(huán)氧樹脂，三聚氰胺環(huán)氧樹脂、脂肪族固態(tài)環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂中的任一種或幾種。
[0007]所述無機(jī)粒子為納米二氧化娃、納米蒙脫土、納米碳酸I丐、氧化鋅中任一種或幾種。
[0008]所述增韌劑為納米或微米橡膠粒子。
[0009]所述化學(xué)發(fā)泡劑為碳酸氫鈉、4，4_氧代雙苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、N，N’_二亞硝基五次甲基四胺中的任一種。
[0010]所述增強(qiáng)纖維為玻纖、碳纖、木質(zhì)纖維素中的任一種。
[0011]所述固化劑為固態(tài)羧酸酐或?qū)Ρ蕉贰?br>[0012]制備權(quán)利要求前述發(fā)泡材料的方法，其制備過程為:將由所述固態(tài)環(huán)氧樹脂、固化劑、無機(jī)粒子、化學(xué)發(fā)泡劑、增韌劑和增強(qiáng)纖維構(gòu)成的組合物置于熱壓機(jī)中，在10?25MPa壓力下壓實(shí);放入預(yù)留有發(fā)泡空間的發(fā)泡模具中在90?160°C發(fā)泡成型2?4h;然后升高溫度至180?200°C后處理3h，冷卻后脫模即可得到可熱膨脹的固體微孔發(fā)泡材料。
[0013]經(jīng)發(fā)明人測試，本發(fā)明發(fā)泡材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為90?150°C;同時(shí)本發(fā)明發(fā)泡材料在70?150 °C加熱，會(huì)再次膨脹，膨脹后的泡孔尺寸仍然小于I OOym，膨脹倍率0.25?10倍。
[0014]本發(fā)明的工作原理:本發(fā)明固態(tài)環(huán)氧樹脂粉末組合物具有合適的黏彈性，能夠制備出泡孔均勻的微孔發(fā)泡材料;在受限的空間中發(fā)泡，使發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體壓縮在微孔中，從而制備出可熱膨脹的固體微孔發(fā)泡材料，當(dāng)溫度升高到固體微孔發(fā)泡材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近時(shí)，壓縮氣體發(fā)生膨脹而使材料發(fā)生熱膨脹。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的可熱膨脹發(fā)泡材料是一種固體微孔發(fā)泡材料，具有很好的物理機(jī)械性能，易于加工，方便儲(chǔ)存運(yùn)輸；由于熱活化過程是物理作用而使得膨脹過程平穩(wěn)易于控制，膨脹后泡孔結(jié)構(gòu)均勻規(guī)則。
【附圖說明】
[0016]圖1為可熱膨脹的固體環(huán)氧微孔發(fā)泡材料熱膨脹前的電鏡照片；
圖2為可熱膨脹的固體環(huán)氧微孔發(fā)泡材料熱膨脹后的電鏡照片；
圖3為不同密度下的可熱膨脹的固體環(huán)氧微孔發(fā)泡的泡孔直徑及可熱膨脹倍率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0018]實(shí)施例1:
取固態(tài)粉末環(huán)氧組合物(固態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂40份，三聚氰胺環(huán)氧樹脂20份，酸酐固化劑40份，納米蒙脫土 10份，納米羧基丁腈膠10份，N，N’_二亞硝基五次甲基四胺0.6份)35g，在15MPa下壓實(shí)，放入發(fā)泡空間為25%的模具中在110°C下發(fā)泡，經(jīng)過4h后，提升烘箱溫度至180°C，保溫3h后自然冷卻至室溫脫模得到可熱膨脹的固體微孔發(fā)泡材料;將該可熱膨脹的固體材料放入90度烘箱中，即可自行膨脹。設(shè)定模具有不同的發(fā)泡空間可以制備不同密度的可熱膨脹的固體微孔發(fā)泡材料，也可以調(diào)控材料的熱膨脹倍率。
[0019]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:如圖1?圖2所示，可熱膨脹的固體微發(fā)泡材料熱膨脹后，泡孔平均直徑由33μηι增大到37μηι，表觀密度由0.9g/cm3降低到0.4g/cm3。
[0020]如圖3所示，隨著模具預(yù)留發(fā)泡空間的增大，發(fā)泡材料的表觀密度不斷降低，泡孔尺寸不斷增大，可熱膨脹的倍率就會(huì)降低。
[0021]實(shí)施例2:
取固態(tài)粉末環(huán)氧組合物(固態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂40份，固態(tài)酚醛環(huán)氧樹脂20份，酸酐固化劑40份，納米碳酸鈣7份，微米丁腈膠8份，碳纖維5份，偶氮二甲酰胺1.2份)35g，在15MPa下壓實(shí)，放入發(fā)泡空間為10%的模具中在150°C下發(fā)泡，經(jīng)過Ih后，提升烘箱溫度至180°C，保溫3h后自然冷卻至室溫脫模得到可熱膨脹的固體微孔發(fā)泡材料;將該可熱膨脹的固體材料放入110度烘箱中，即可自行膨脹。
[0022]經(jīng)測試，本實(shí)施例制備的微孔發(fā)泡材料膨脹前的泡孔直徑和表觀密度分別為30μπι和1.lg/cm3，膨脹后材料的泡孔直徑和表觀密度分別為48μπι和0.3g/cm3。
[0023]實(shí)施例3: 取固態(tài)粉末環(huán)氧組合物(固態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂50份，固態(tài)脂肪族環(huán)氧樹脂1份，對苯二胺40份，氧化鋅3份，納米羧基丁腈膠10份，短玻纖7份，碳酸氫鈉2.4份)35g，在15MPa下壓實(shí)，放入發(fā)泡空間為10%的模具中在150°C下發(fā)泡，經(jīng)過Ih后，提升烘箱溫度至180°C，保溫3h后自然冷卻至室溫脫模得到可熱膨脹的固體微孔發(fā)泡材料;將該可熱膨脹的固體材料放入90度烘箱中，即可自行膨脹。
[0024]經(jīng)測試，本實(shí)施例制備的微孔發(fā)泡材料膨脹前的泡孔直徑和表觀密度分別為30μπι和1.lg/cm3，膨脹后材料的泡孔直徑和表觀密度分別為82μπι和0.16g/cm3。
[0025]實(shí)施例4:
取固態(tài)粉末環(huán)氧組合物(脂肪族固態(tài)環(huán)氧樹脂40份，對苯二胺30份，納米羧基丁腈膠I份，木質(zhì)纖維素10份，4,4-氧代雙苯磺酰肼0.05份，納米二氧化娃10份)35g，在15MPa下壓實(shí)，放入發(fā)泡空間為10%的模具中在150°C下發(fā)泡，經(jīng)過Ih后，提升烘箱溫度至180°C，保溫3h后自然冷卻至室溫脫模得到可熱膨脹的固體微孔發(fā)泡材料;將該可熱膨脹的固體材料放入90度烘箱中，即可自行膨脹。
[0026]實(shí)施例5:
取固態(tài)粉末環(huán)氧組合物(脂肪族固態(tài)環(huán)氧樹脂80份，固態(tài)羧酸酐50份，微米羧基丁腈膠15份，木質(zhì)纖維素10份，4，4-氧代雙苯磺酰肼5份，氧化鋅3份)35g，在15MPa下壓實(shí)，放入發(fā)泡空間為10%的模具中在150°C下發(fā)泡，經(jīng)過Ih后，提升烘箱溫度至180°C，保溫3h后自然冷卻至室溫脫模得到可熱膨脹的固體微孔發(fā)泡材料;將該可熱膨脹的固體材料放入90度烘箱中，即可自行膨脹。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可熱膨脹的固體環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料，其特征在于:包含以下組份且各組份按照重量計(jì)算為:固態(tài)環(huán)氧樹脂40?80份，固化劑30?50份，無機(jī)粒子3?10份，化學(xué)發(fā)泡劑0.05?5份，增韌劑I?15份，增強(qiáng)纖維O?10份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料，其特征在于:所述固態(tài)環(huán)氧樹脂在室溫下呈固態(tài)粉末，其含有雙酚A型固態(tài)環(huán)氧樹脂，三聚氰胺環(huán)氧樹脂、脂肪族固態(tài)環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂中的任一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料，其特征在于:所述無機(jī)粒子為納米二氧化硅、納米蒙脫土、納米碳酸鈣、氧化鋅中任一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料，其特征在于:所述增韌劑為納米或微米橡膠粒子。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料，其特征在于:所述化學(xué)發(fā)泡劑為碳酸氫鈉、4，4_氧代雙苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、N，N’_二亞硝基五次甲基四胺中的任一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料，其特征在于:所述增強(qiáng)纖維為玻纖、碳纖、木質(zhì)纖維素中的任一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料，其特征在于:所述固化劑為固態(tài)羧酸酐或?qū)Ρ蕉贰?.—種制備權(quán)利要求1至7任一所述發(fā)泡材料的方法，其特征在于:其制備過程為:將由所述固態(tài)環(huán)氧樹脂、固化劑、無機(jī)粒子、化學(xué)發(fā)泡劑、增韌劑和增強(qiáng)纖維構(gòu)成的組合物置于熱壓機(jī)中，在10?25MPa壓力下壓實(shí);放入預(yù)留有發(fā)泡空間的發(fā)泡模具中在90?160°C發(fā)泡成型2?4h;然后升高溫度至180?200°C后處理3h，冷卻后脫模即可得到可熱膨脹的固體微孔發(fā)泡材料。
【文檔編號(hào)】C08K3/22GK105924902SQ201610318282
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】王醴均, 王毅, 蔣團(tuán)輝, 張翔, 張純, 龔維, 何力
【申請人】貴州省材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院