專利名稱：環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料 的制備方法。
背景技術：
環(huán)氧泡沬因其表觀密度低、'質輕且結構堅韌等特點，而具有較傳統聚 氨酯及聚苯乙烯泡沬塑料更為優(yōu)異的力學性能、電氣性能、耐水性及耐化 學腐蝕性及較高的熱穩(wěn)定性等，在汽車、航空航天、生物、電子、海洋制 品、涂料、醫(yī)藥等行業(yè)具有廣闊的應用前景，從而引起了人們的關注。然 而，由于結構致密、泡孔致密且具有一定機械強度的環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料 要求發(fā)泡和固化過程的協同效應，即發(fā)泡和固化過程的同步進行，從而極 大增加了其發(fā)泡材料合成制備的難度。迄今，僅有極少的科學家們致力于 環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的的制備及其性能研究。目前可用于制備環(huán)氧樹脂基
發(fā)泡材料的方法有物理法、機械法和發(fā)泡法。然而，上述三種反應方法 不同程度都存在操作復雜、攪拌不均、成本高.產生有毒氣體、產物形貌 難以控制等問題，難以規(guī)?；a。至今為止，國內尚未見到有關環(huán)氧樹 脂基發(fā)泡材料的發(fā)泡和固化協同過程的研究報道。因此開發(fā)一種設計新穎、 技術先進、方便簡單、成本低廉、泡密質均、發(fā)泡倍率高、反應條件溫和、 能規(guī)模生產環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的方法具有重要意義。
t咖^
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、反應條件溫和、能規(guī)?；a 環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的制備方法。
本發(fā)明提出的環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的制備方法，包括下列步驟 一種環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的制備方法，包括下列步驟
a. 按照質量比100: (0.2~5): ( 0. 2 ~ 3 )的比例分別稱取環(huán)氧樹脂、 發(fā)泡劑、泡沬穩(wěn)定劑在600 ~ 1000轉/分鐘高速攪拌下混合均勻，其中所述 環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂中的 一種，所述發(fā)泡劑選自偶氮類化合物中 的一種，所述泡沬穩(wěn)定劑選自吐溫類表面活性劑中的一種；
b. 將步驟a得到的混合物置于20 ~ IOO'C烘箱中預熱15分鐘~ 1小時, 然后取出冷至20~40°C;
c. 向步驟b制得的的混合物中加入質量分數為環(huán)氧樹脂的10%~25% 的固化劑在600 ~ 1000轉/分鐘高速攪拌直至混合均勻，其中所述固化劑選 自環(huán)氧樹脂低溫固化劑中的 一 種；
d. 將步驟c得到的混合物置于不銹鋼模具中在20 ~ IOO'C加熱0. 5 ~ 2 小時，然后冷至室溫后取出即獲得最終產品環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料。
步驟a在混合環(huán)氧樹脂、發(fā)泡劑、泡沬穩(wěn)定劑時進一步加入助劑，環(huán) 氧樹脂與助劑的質量比為100: ( x ~70)，所述助劑為粉末狀填充材料。
發(fā)明的有益結果如下本發(fā)明從原理上講是一種通過控制環(huán)氧樹脂發(fā) 泡和固化的協同過程，于中、低溫下制備環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的方法，屬 于化學法發(fā)泡?；瘜W發(fā)泡法是一種有效的塑料發(fā)泡方法，其原理是在發(fā)泡過 程中伴隨著化學反應產生氣體而發(fā)泡。該方法與機械法和物理法等其它發(fā) 泡方法的主要區(qū)別在于溫度。為在中、低溫的制備條件下獲得結構均勾、 泡孔致密、具有一定機械強度的泡沬材料，可釆用化學發(fā)泡的兩步法，該 法可分為預發(fā)泡和發(fā)泡固化成型兩個過程。預發(fā)泡過程中，發(fā)泡劑加入到 液體混合物中，化學反應產生氣體而形成氣-液溶液，隨氣體量的增加， 氣體逸出使得樹脂體系中形成大量的氣泡核進而膨脹成泡沫體；發(fā)泡固化 成型過程中，發(fā)泡過程使得泡沬進一步長大形成分布均勻的氣泡核和過飽
和氣體；同時固化劑所導致的縮聚反應使得反應體系的粘彈性逐漸升高，
流動性逐漸下降，最后反應完成，達到固化成型，最終形成穩(wěn)定的孔狀結 構。本發(fā)明通過控制環(huán)氧樹脂的化學發(fā)泡和固化成型的協同過程，選擇環(huán) 氧樹脂、發(fā)泡劑與固化劑反應，通過預發(fā)泡和引入泡沬穩(wěn)定劑控制其化學 發(fā)泡和固化成型的協同過程，制備環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料。在該反應體系中，可以通過改變環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值，發(fā)泡劑、泡沬穩(wěn)定劑和固化劑的種類和 加入量、加入順序、反應溫度和反應時間等來控制材料的發(fā)泡倍率和強度 等。具體而言'. 一、本發(fā)明通過控制生產工藝使得環(huán)氧發(fā)泡和固化成型過 程協同進行，即環(huán)氧樹脂發(fā)泡體系中產生大量具有泡沬體結構的泡沫體的
同時，通過固化成型固定泡沫體，得到硬泡制品；二、本發(fā)明可制備發(fā)泡 倍率高達2.7的、不同強度的環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料；三、本發(fā)明制備的產物 具有良好的力學性能、電氣性能、耐水性及耐化學腐蝕性及較高的熱穩(wěn)定 性等；四、本發(fā)明原料易得，操作簡單，儀器設備簡便，發(fā)泡倍率高，強 度易控，處理方便，易于工業(yè)化，為泡沬塑料的控制制備提供了新的途徑。


圖l為實施例l的泡層剖面圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細描述， 一種環(huán)氧樹脂基發(fā)
泡材料的制備方法，包括下列步驟
a. 按照質量比100: (0.2~5): ( 0. 2 ~ 3 )的比例分別稱取環(huán)氧樹脂、 發(fā)泡劑、泡沬穩(wěn)定劑在600 ~ 1000轉/分鐘髙速攪拌下混合均勻，其中所述 環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂中的 一種，所述發(fā)泡劑選自偶氮類化合物中 的一種，所述泡沬穩(wěn)定劑選自吐溫類表面活性劑中的一種；
b. 將步驟a得到的混合物置于20 ~ IO(TC烘箱中預熱15分鐘~ 1小時， 然后取出冷至20 40'C;
c. 向步驟b制得的的混合物中加入質量分數為環(huán)氧樹脂的10%~25% 的固化劑在600 ~ 1000轉/分鐘高速攪拌直至混合均勻，其中所述固化劑選
自環(huán)氧樹脂低溫固化劑中的 一種；
d. 將步驟c得到的混合物置于不銹鋼模具中在20~ IOO'C加熱0. 5 ~ 2
小時，然后冷至室溫后取出即獲得最終產品環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料。
步驟a在混合環(huán)氧樹脂、發(fā)泡劑、泡沬穩(wěn)定劑時進一步加入助劑，環(huán)氧樹脂與助劑的質量比為100: (18~70)，所述助劑為粉末狀填充材料。 實施例l
(1) 按照質量比100: 3: 1: 18的比例分別稱取雙酚A型環(huán)氧樹脂、偶氮二 異丁腈、吐溫-80、輕質碳酸鉤與滑石粉的混合物于600 ~ 1000轉/分鐘的高 速攪拌下混合均勻；
(2) 將步驟(1)中的混合物置于75'C的烘箱中預熱O. 5小時后取出，冷至
30°Cj
(3) 向步驟(2)中所得混合物中力口.入環(huán)氧樹脂質量分數10。/。的三乙烯四 胺固化劑，于600 ~ 1000轉/分鐘的高速攪拌直至混合均句；
(4) 將步驟(3)中的混合物置于不銹鋼模具中，于75'C加熱1小時，冷至 室溫后取出，即獲得本發(fā)明的產品。
實施例1得到的產物通過電子萬能試驗機等對產物的形貌、強度、發(fā) 泡倍率等進行了表征，如圖1和2所示，該發(fā)泡材料由泡密質均、發(fā)泡倍 率~2.7、孔徑~0. 1 mm的閉孔組成；材料的彎曲和壓縮強度分別為7.18 N/cm》2. 42 N/cm2。
實施例2
步驟(2)中，冷卻溫度改為25。C，步驟(3)中，三乙烯四胺的加入份數 為環(huán)氧樹脂質量分數的25%，其他條件和步驟與實施例l完全相同，所得發(fā) 泡材料由泡密質均、發(fā)泡倍率~2.4、孔徑~0. 05隱的閉孔組成，材料的 彎曲和壓縮強度分別為10.69 N/cm2和3. 76 N/cm2。
實施例3
步驟(2)中，冷卻溫度改為20。C，步驟(3)中，以二乙烯三胺取代三乙 烯四胺作為固化劑，其他條件和步驟與實施例l完全相同，所得發(fā)泡材料由 泡密質均、發(fā)泡倍率~2.2、孔徑~0. 06 mm的閉孔組成，材料的彎曲和壓 縮強度分別為IO. 5 N/cm2和3. 65 N/cm2。實施例4
步驟(l)中，不加入助劑，(2)預熱溫度為8(TC，其他條件和步驟與實 施例l完全相同，所得發(fā)泡材料由泡密質均、發(fā)泡倍率~3、孔徑~0.2 mm 的閉孔組成，材料的彎曲和壓縮強度分別為3. 70 N/cm2和1.90 N/cm2。
實施例5
按照質量比100: 3: 1: 70的比例分別稱取雙酚A型環(huán)氧樹脂、偶氮二異丁 腈、吐溫-80、輕質碳酸鈣與助劑滑石粉的混合物，將該混合物置于8(TC的 烘箱中預熱0.5小時后取出，冷至30'C;其他條件和步驟與實施例l完全相 同，所得發(fā)泡材料由泡密質均、發(fā)泡倍率~2、孔徑~0. 04 mm的閉孔組成， 材料的彎曲和壓縮強度分別為6.42 N/cm2和2. 35 N/cm2。
實施例6
按照質量比10(h 0. 2: 1:18的比例分別稱取雙酚A型環(huán)氧樹脂、偶氮二甲 酰胺、吐溫-80、輕質碳酸錦與滑石粉的混合物，將該混合物置于100'C的 烘箱中預熱O. 5小時后取出，冷至30'C;其他條件和步驟與實施例l完全相 同，所得發(fā)泡材料由泡密質均、發(fā)泡倍率~1.5、孔徑~0.01 mm的閉孔組 成，材料的彎曲和壓縮強度分別為7.82 N/cm2和2.96 N/cm2。
所述內容僅為本發(fā)明構思下的基本說明，而依據本發(fā)明的技術方案所 作的任何等效變換，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的制備方法，包括下列步驟a.按照質量比100∶(0.2～5)∶(0.2～3)的比例分別稱取環(huán)氧樹脂、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑在600～1000轉/分鐘高速攪拌下混合均勻，其中所述環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂中的一種，所述發(fā)泡劑選自偶氮類化合物中的一種，所述泡沫穩(wěn)定劑選自吐溫類表面活性劑中的一種；b.將步驟a得到的混合物置于20～100℃烘箱中預熱15分鐘～1小時，然后取出冷至20～40℃；c.向步驟b制得的的混合物中加入質量分數為環(huán)氧樹脂的10％～25％的固化劑在600～1000轉/分鐘高速攪拌直至混合均勻，其中所述固化劑選自環(huán)氧樹脂低溫固化劑中的一種；d.將步驟c得到的混合物置于不銹鋼模具中在20～100℃加熱0.5～2小時，然后冷至室溫后取出即獲得最終產品環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料。
2. 根據權利要求l所述環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的制備方法，其特征是步驟a在混合環(huán)氧樹脂、發(fā)泡劑、泡沬穩(wěn)定劑時進一步加入助劑，環(huán)氧樹 脂與助劑的質量比為100: ( 18 - 70 )，所述助劑為粉末狀填充材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料的制備方法a.按照質量比分別稱取環(huán)氧樹脂、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、助劑，于高速攪拌下混合均勻；b.將所得混合物置于40～80℃烘箱中預熱0.5～1小時后取出，冷卻至25～35℃；c.加入固化劑后拌勻；d.置于不銹鋼模具中，于40～80℃加熱0.5～2小時，冷至室溫后取出，獲得產品。本發(fā)明通過控制反應條件實現了環(huán)氧的化學發(fā)泡和固化成型的協同控制，發(fā)泡倍率高達2.7，所制備的產物具有良好的耐水性及耐化學腐蝕性且具有一定的強度。本發(fā)明原料易得，操作簡單，易于工業(yè)化，為熱固性泡沫材料的制備提供了新的途徑。
文檔編號C08L63/02GK101302304SQ200810034010
公開日2008年11月12日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權日2008年2月28日
發(fā)明者李麗華, 霞 王, 蔡文強, 賈潤萍 申請人:上海應用技術學院;中山市小欖永寧永就綜合廠