[發明專利]一種可熱膨脹的固體環氧樹脂微孔發泡材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610318282.9
• 申請日: 2016-05-16
• 公開（公告）號: CN105924902B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 王醴均;王毅;蔣團輝;張翔;張純;龔維;何力
• 申請（專利權）人: 貴州省材料產業技術研究院
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L13/00;C08L9/02;C08L97/00;C08K3/34;C08K3/22;C08K3/36;C08K3/26;C08K7/14;C08J9/10;C08J9/08
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 商小川

技術領域

本發明涉及一種可熱膨脹的固體環氧樹脂微孔發泡材料及其制備方法，屬于環氧樹脂微孔發泡材料技術開發及應用領域。

背景技術

環氧發泡材料具有較好的熱穩定性、力學性能、絕緣性能、隔熱性能以及輕質等優點，已經廣泛應用在汽車、電子灌封、飛機制件、船體外殼等領域。環氧發泡材料的制備方法主要有物理發泡法、化學發泡法和中空微球固化成型法。上述方法制備的環氧樹脂泡沫材料泡孔尺寸較大、泡孔數量較少，通常達不到微孔材料的要求。

可熱膨脹材料可以用于汽車工業和其他若干工業中。其可以作為隔音保溫材料，也可以作為結構增強材料。通常的熱膨脹材料是由未固化樹脂和發泡劑的混合物組成，其在高溫下活化發泡而實現熱膨脹，這種熱膨脹材料存在以下不足：處于未固化狀態的可熱膨脹材料由于強度低且脆而難以加工；無法長久儲存；熱膨脹過程中，由于樹脂固化放熱而使得泡孔結構難以調控，容易形成不規則和不均勻的泡孔，且泡孔尺寸較大。因此，開發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泡材料具有重要的實用價值。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種可熱膨脹的固體環氧樹脂微孔發泡材料及其制備方法，以克服現有方法制備的固態可熱膨脹材料泡孔尺寸大，難以成型加工和不便儲存的不足。

本發明的技術方案：一種可熱膨脹的固體環氧樹脂微孔發泡材料，包含以下組份且各組份按照重量計算為：固態環氧樹脂40~80份，固化劑30~50份，無機粒子3~10份，化學發泡劑0.05~5份，增韌劑1~15份，增強纖維0~10份。

所述固態環氧樹脂在室溫下呈固態粉末，其含有雙酚A型固態環氧樹脂，三聚氰胺環氧樹脂、脂肪族固態環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂中的任一種或幾種。

所述無機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。

所述增韌劑為納米或微米橡膠粒子。

所述化學發泡劑為碳酸氫鈉、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。

所述增強纖維為玻纖、碳纖、木質纖維素中的任一種。

所述固化劑為固態羧酸酐或對苯二胺。

制備權利要求前述發泡材料的方法，其制備過程為：將由所述固態環氧樹脂、固化劑、無機粒子、化學發泡劑、增韌劑和增強纖維構成的組合物置于熱壓機中，在10~25MPa壓力下壓實；放入預留有發泡空間的發泡模具中在90~160℃發泡成型2~4h；然后升高溫度至180~200℃后處理3h，冷卻后脫模即可得到可熱膨脹的固體微孔發泡材料。

經發明人測試，本發明發泡材料的玻璃化轉變溫度為90～150℃；同時本發明發泡材料在70～150℃加熱，會再次膨脹，膨脹后的泡孔尺寸仍然小于100μm，膨脹倍率0.25～10倍。

本發明的工作原理：本發明固態環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泡材料；在受限的空間中發泡，使發泡劑分解產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泡材料，當溫度升高到固體微孔發泡材料的玻璃化轉變溫度附近時，壓縮氣體發生膨脹而使材料發生熱膨脹。

與現有技術相比，本發明的可熱膨脹發泡材料是一種固體微孔發泡材料，具有很好的物理機械性能，易于加工，方便儲存運輸；由于熱活化過程是物理作用而使得膨脹過程平穩易于控制，膨脹后泡孔結構均勻規則。

附圖說明

圖1為可熱膨脹的固體環氧微孔發泡材料熱膨脹前的電鏡照片；

圖2為可熱膨脹的固體環氧微孔發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氧微孔發泡的泡孔直徑及可熱膨脹倍率圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。

實施例1：

取固態粉末環氧組合物（固態雙酚A環氧樹脂40份，三聚氰胺環氧樹脂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，放入發泡空間為25%的模具中在110℃下發泡，經過4h后，提升烘箱溫度至180℃，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。設定模具有不同的發泡空間可以制備不同密度的可熱膨脹的固體微孔發泡材料，也可以調控材料的熱膨脹倍率。