[發明專利]一種耐高溫高強度環氧泡沫塑料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210361865.1
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102863747A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 田春蓉;陳可平;王建華;周秋明
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: C08L63/04
• 分類號: C08L63/04;C08L63/02;C08K13/02;C08K3/36;C08K7/28;C08K3/34;C08K5/17;C08K5/41;C08K5/18;C08J9/10
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 王荔

技術領域

本發明涉及一種環氧泡沫塑料及其制備方法，特別涉及一種耐高溫的高強度環氧泡沫塑料及其制備方法。

背景技術

環氧泡沫由于具有質輕、較好的熱穩定性、良好的力學性能、低的介電常數和損耗因子、良好的隔熱性能、成型工藝性能以及低成本等優異特性，在汽車、電子灌封、飛機制件、包裝箱、船體外殼等領域有廣泛的應用，從而引起了人們的關注。早在20世紀40年代，就已經開始了相關的研制開發，如SHELL公司申請的英國專利（GB912967）報道了采用與基體環氧樹脂相容性較好的液態發泡劑制備得到的環氧泡沫，具有較好的電絕緣性和力學性能，且在電子灌封方面具有較高的應用價值。環氧泡沫在航空航天等領域也有著廣泛的應用，如DC-10飛機部件。隨著電子、汽車、特別是航空航天等領域的快速發展，對泡沫材料的耐高溫性能和力學強度提出了更為苛刻的要求，傳統的環氧泡沫塑料已不能滿足現有需求，因此，開發出兼具優異的耐熱性能和較高強度的環氧泡沫塑料具有十分重要的實用價值。

環氧泡沫塑料的耐熱性能主要取決于環氧樹脂本身的分子骨架結構及固化劑的結構，同時與固化工藝、交聯度以及使用的改性填料等密切有關。1964年，美國Nixon等人開發出了一種環氧-硼氧烷泡沫，耐高溫性較好，且具有自熄滅特性，但該種泡沫材料制備工序復雜，僅限于實驗室研究，難以工業化生產。

環氧泡沫塑料的制備方法主要有化學發泡法、物理發泡法、中空微珠填充法等。化學（或物理）發泡法是通過向體系中添加能受熱分解（或汽化）產生氣體的發泡劑，低分子環氧樹脂固化并將氣體包裹，從而形成泡沫材料。而中空微珠填充法是直接將固定尺寸的中孔微珠混入體系中固化成型，該方法僅適合于制備高密度的環氧泡沫塑料。文獻中報道的環氧泡沫塑料多集中在采用中空微珠填充法制備的復合環氧泡沫。前兩種方法由于其制備過程包括了低分子環氧樹脂的固化過程和發泡劑的發泡過程，兩種反應過程同時進行，因此，要制備泡孔結構較精細且具有較高機械強度的環氧泡沫，固化過程和發泡過程之間的匹配十分重要。到目前為止，尚未見采用化學發泡法制備得到具有耐高溫特性的環氧泡沫塑料的相關報道，且對環氧泡沫塑料的制備過程及工藝還研究的不夠充分，大多數有關配方和工藝的資料都是以專利形式發表，例如：

日本專利JP2007161856介紹了一種采用環氧樹脂、多異氰酸酯、多縮水甘油醚、水等組分為原料，制備耐熱型環氧泡沫塑料的方法。報道稱該環氧泡沫塑料的熱分解溫度在200℃至280℃范圍內，密度為0.05g/cm³左右時，壓縮強度為0.08MPa至0.12MPa。

美國專利US20006110982報道了采用不同反應活性的環氧樹脂作為復合基體，并采用多種復合固化劑進行逐步固化的制備方法，報道稱該方法可以有效避免大尺寸泡沫制件的過度反應導致的燒心等問題。

美國專利US20110042843報道了一種具有較低密度的環氧泡沫塑料，稱該種材料的玻璃化轉變溫度為95℃左右，并具有較好的力學性能（如密度為0.15g/cm³時,壓縮強度為1.4MPa）和電絕緣特性。

此外，中華人民共和國知識產權局公開的中國專利申請CN101319085公開了一種輕質高強度的環氧泡沫制備工藝，即采用“預反應”的制備工藝，使環氧泡沫塑料的發泡速度和固化速度相協調，再進一步“后固化”和定型過程，得到輕質高強度的環氧發泡材料，但該種環氧泡沫塑料采用的發泡劑分解溫度及固化溫度都低于150℃，不能滿足耐高溫環境的需求。

綜上所述，目前大多數研究集中在普通型環氧泡沫塑料的制備方法及工藝改進方面，對耐高溫型環氧泡沫塑料的關注較少。因此，開發出兼具優異的耐熱性能和力學強度的環氧泡沫塑料具有十分重要的實用價值。

發明內容

本發明目的是提供一種成本低廉，能規模化生產的耐高溫的環氧泡沫塑料的配方及制備方法，以進一步提高環氧泡沫塑料耐熱性能及力學性能。

為實現該目的，本發明通過以下方案予以實現：

本發明的耐高溫高強度環氧泡沫塑料，其配方組成的質量百分比為：

環氧樹脂：50%至80%

固化劑：10%至40%

增強劑：0%至30%

泡沫穩定劑：0.5%至5%

發泡劑：0.5%至4%

所述的環氧樹脂為酚醛型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂中的一種或幾種。