一種耐低溫復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新型復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種耐低溫復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 凡是能將多種材料緊密粘合在一起且具有一定實(shí)用強(qiáng)度的物質(zhì)統(tǒng)稱為膠黏劑由 于環(huán)氧樹脂膠黏劑具有粘結(jié)力強(qiáng)、工藝性能好、膠層機(jī)械強(qiáng)度高、耐介質(zhì)、耐老化性優(yōu)良、電 絕緣性能好、固化物收縮率小、材料來源廣泛，因而得到廣泛應(yīng)用。環(huán)氧樹脂膠黏劑中，固 化劑是不可缺少的組成部分，根據(jù)種類可分為有機(jī)胺類、有機(jī)酸酢類、咪挫類、有機(jī)高聚物 類和其它類等多種。
[0003] 低溫絕緣材料的發(fā)展和超導(dǎo)體、航天飛行器及導(dǎo)彈的發(fā)展有密切聯(lián)系。1911年開 始發(fā)展的金屬或合金類型的超導(dǎo)體，要在液氮的溫度下才有超導(dǎo)性。1986年開始發(fā)展的陶 瓷型超導(dǎo)體也需要液氮的溫度下才出現(xiàn)超導(dǎo)性。超導(dǎo)體對(duì)電工技術(shù)發(fā)展具有特殊重要意 義，可是它要求深冷條件，因此低溫絕緣材料的研究也就隨之興起。航天飛行器的發(fā)展要求 某些電工裝置在深冷(飛行器的某些部位或飛行器的背光黑暗面）環(huán)境中工作，導(dǎo)彈要求某 些電工裝置在液氧或液氨推進(jìn)劑中工作，運(yùn)些同樣促進(jìn)了低溫絕緣材料的發(fā)展。低溫下使 用的絕緣材料應(yīng)具有低溫初性，W保證在低溫時(shí)具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度和加工工藝性能； 在電絕緣性能方面，介質(zhì)損耗角正切應(yīng)盡可能低（tg5 <10 5)，W減少介質(zhì)損耗發(fā)熱，節(jié)省致 冷費(fèi)用。用于超導(dǎo)和低溫繞組線的絕緣，還應(yīng)保證從室溫到運(yùn)行溫度的過程中，不發(fā)生熱應(yīng) 力引起的開裂；應(yīng)能耐受從室溫到運(yùn)行溫度的冷熱循環(huán)；在涂敷絕緣漆時(shí)不會(huì)使超導(dǎo)線退 火。常用的低溫絕緣材料中，固體材料有聚乙締、聚四氣乙締、聚=氣氯乙締、聚對(duì)二甲苯和 W環(huán)氧粘合的玻璃纖維帶(用于固定繞組）；液體材料可W直接采用低溫不導(dǎo)電液體。玻璃 化溫度越低，結(jié)晶性越小的聚合物，耐低溫性能越好；比如，異戊橡膠，娃橡膠等橡膠反之， 玻璃化溫度越高，結(jié)晶性越高的聚合物，耐低溫性能越差；比如塑料等；玻璃化溫度越低且 在使用溫度W下的非晶聚合物耐低溫性能越好；從力學(xué)性能來說，低溫下材料初性降低最 嚴(yán)重低溫初性主要與低溫的松弛行為有關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種耐低溫復(fù)合材料的制備方法，得到的產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐 低溫性能，特別是低溫條件下力學(xué)性能優(yōu)異。
[0005] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種耐低溫復(fù)合材料的制備方 法，將二丙二醇二丙締酸醋、下二酸酢與間苯二異氯酸醋于150°C反應(yīng)70分鐘，得到樹脂預(yù) 聚物；將木質(zhì)素、聚氧乙締山梨醇酢單油酸醋、丙二醇甲酸醋酸醋混合2小時(shí)，得到混合物； 依次將氧化石墨締、水合阱加入混合物中，攬拌4小時(shí)，然后加入銀氨溶液、間硝基橫酸化 晚鹽，于60°C攬拌8小時(shí)；最后加入S亞甲基環(huán)碳酸醋單體與聚乙二醇，于105°C攬拌3小 時(shí)，加入樹脂預(yù)聚物，8(TC攬拌4小時(shí)得到復(fù)合物；再將復(fù)合物置入模具中，模壓，即得到耐 低溫復(fù)合材料。
[0006] 本發(fā)明中，樹脂預(yù)聚物、木質(zhì)素、聚氧乙締山梨醇酢單油酸醋、丙二醇甲酸醋酸醋、 氧化石墨締、水合阱、銀氨溶液、間硝基橫酸化晚鹽、=亞甲基環(huán)碳酸醋單體與聚乙二醇的 質(zhì)量比為 100 : (7~10) : (13 ~15) : (28 ~32) : (14 ~16) : (8~10):巧~ 8):化~8) : (19 ~22) : (2 ~3)。
[0007] 本發(fā)明中，所述二丙二醇二丙締酸醋、下二酸酢與間苯二異氯酸醋的質(zhì)量比為 1 : 0.3 : 0.6,得到的樹脂聚合物粘接好，反應(yīng)性好；與其余組分聚合產(chǎn)物耐低溫性較好， 力學(xué)性強(qiáng)，穩(wěn)定性好。
[0008] 本發(fā)明中，銀氨溶液為硝酸銀與氨水混合后形成的絡(luò)合物，氨水為常規(guī)產(chǎn)品。銀氨 絡(luò)合物不僅利于體系的反應(yīng)，增加固體復(fù)合材料各組分的相容性，與氧化石墨締、間硝基橫 酸化晚鹽協(xié)同，在極低溫下防止材料失效，增加分子鏈的活動(dòng)能力，提高固體材料的綜合性 能。
[0009] 本發(fā)明中，有機(jī)物體系為耐低溫復(fù)合材料的主要粘接成分，同時(shí)也是體系耐低溫 的關(guān)鍵組分；固化程度對(duì)于耐低溫復(fù)合材料表現(xiàn)的性能有重要影響，特別關(guān)系到耐低溫復(fù) 合材料的固化后在極低溫環(huán)境下的抗脆性；分子量太低則成物質(zhì)干燥速度較慢，高了樹脂 體系相容性不佳。本發(fā)明的有機(jī)物體系不僅在常溫下具有有效固化的功能，而且低溫時(shí)不 會(huì)脆化導(dǎo)致失效。
[0010] 本發(fā)明中，木質(zhì)素、水合阱為良好的添加劑，運(yùn)些添加劑能通過空間位阻穩(wěn)定作用 使各個(gè)組分穩(wěn)定分散，達(dá)到較好的相容效果；在制備聚碳酸醋的反應(yīng)過程中，能將各組分串 聯(lián)，形成初性好、有一定交聯(lián)密度的固體產(chǎn)品。
[0011] 將有機(jī)無機(jī)復(fù)合物置入模具中，模壓(壓力為0. 2MPa)，即得到復(fù)合耐低溫復(fù)合材 料；優(yōu)選的，模壓溫度為60°C;時(shí)間為180秒。
[0012] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1.本發(fā)明利用有機(jī)無機(jī)復(fù)合原理，用于制備耐低溫復(fù)合材料的各組成分之間相容性 好，由此制備得到了一種耐低溫復(fù)合材料，具有良好的力學(xué)性能、粘接性能、耐冷熱沖擊性 能，特別具有優(yōu)異的耐低溫性能，滿足耐低溫復(fù)合材料的發(fā)展應(yīng)用。
[0013] 2.本發(fā)明公開的制備耐低溫復(fù)合材料的原料中，原料簡(jiǎn)單易得，無需現(xiàn)有技術(shù)的 復(fù)雜反應(yīng)，制備的耐低溫復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，常溫固化效果好，在受低溫時(shí)，銀 離子，與石墨締等其他組分協(xié)同催化有機(jī)物鏈段活動(dòng)，進(jìn)一步舒展，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而 進(jìn)一步增加了體系的抗脆性，同時(shí)保證低溫力學(xué)穩(wěn)定性，取得了意想不到的效果。
[0014]
【具體實(shí)施方式】： 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。 實(shí)施例
[0015] 將lOOg二丙二醇二丙締酸醋與30g下二酸酢混合，再加入60g間苯二異氯酸醋， 于150 °C反應(yīng)70分鐘，得到樹脂預(yù)聚物。
[001引按表1的比例，將木質(zhì)素、聚氧乙締山梨醇酢單油酸醋、丙二醇甲酸醋酸醋混合2 小時(shí)，得到混合物；依次將氧化石墨締、水合阱加入混合物中，攬拌4小時(shí)，然后加入銀氨溶 液、間硝基橫酸化晚鹽，于60°C攬拌8小時(shí)；最后加入=亞甲基環(huán)碳酸醋單體與聚乙二醇， 于105°C攬拌3小時(shí)，加入樹脂預(yù)聚物，80°C攬拌4小時(shí)得到復(fù)合物；再將復(fù)合物置入模具 中，模壓(壓力為0. 2MPa、溫度為60°C、時(shí)間為180秒)，即得到耐低溫復(fù)合材料。
[0017] 表1原料質(zhì)量
注對(duì)比例一的樹脂預(yù)聚物為雙酪A環(huán)氧樹脂預(yù)聚40分鐘產(chǎn)物；對(duì)比例二的樹脂預(yù)聚 物為實(shí)施例一的樹脂預(yù)聚物。
[001引性能測(cè)試 利用室溫1虹降到-40°C，-4(rC保持1虹，然后在化r內(nèi)從-40°C升溫至80°C保持1虹 測(cè)試耐冷熱沖擊；利用電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試彎曲強(qiáng)度（Rt/MPa);利用液晶式擺鍵沖擊試驗(yàn) 機(jī)測(cè)試沖擊強(qiáng)度（a/KJ/W);采用動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試儀測(cè)試儲(chǔ)存模量（E/MPa);利用熱失重儀測(cè) 試初始分解溫度（Tu/°C)。
[0019] 上述耐低溫復(fù)合材料的性能測(cè)試結(jié)果見表2。
[0020] 表2耐低溫復(fù)合材料的性能
注：低溫指零下18度處理75分鐘。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐低溫復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：將二丙二醇二丙烯酸酯、丁二酸酐 與間苯二異氰酸酯于150°C反應(yīng)70分鐘，得到樹脂預(yù)聚物；將木質(zhì)素、聚氧乙烯山梨醇酐單 油酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯混合2小時(shí)，得到混合物；依次將氧化石墨烯、水合肼加入混合 物中，攪拌4小時(shí)，然后加入銀氨溶液、間硝基磺酸吡啶鹽，于60°C攪拌8小時(shí)；最后加入三 亞甲基環(huán)碳酸酯單體與聚乙二醇，于105°C攪拌3小時(shí)，加入樹脂預(yù)聚物，80°C攪拌4小時(shí)得 到復(fù)合物；再將復(fù)合物置入模具中，模壓，即得到耐低溫復(fù)合材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐低溫復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述二丙二醇二丙 烯酸酯、丁二酸酐與間苯二異氰酸酯的質(zhì)量比為1 : 0.3 : 0.6。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐低溫復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述模壓壓力為 0. 2MPa ;模壓溫度為60°C ;模壓時(shí)間為3分鐘。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐低溫復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述銀氨溶液為硝 酸銀與氨水混合后形成的絡(luò)合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐低溫復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述樹脂預(yù)聚物、木 質(zhì)素、聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、氧化石墨烯、水合肼、銀氨溶液、間 硝基磺酸吡啶鹽、三亞甲基環(huán)碳酸酯單體與聚乙二醇的質(zhì)量比為100: (7~10) : (13~ 15) : (28 ~32) : (14 ~16) : (8 ~10) : (5 ~8) : (6 ~8) : (19 ~22) : (2 ~ 3) 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐低溫復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述聚乙二醇分子 量為5000~9000。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐低溫復(fù)合材料的制備方法，將木質(zhì)素、聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯混合2小時(shí)，得到混合物；依次將氧化石墨烯、水合肼加入混合物中，攪拌4小時(shí)，然后加入銀氨溶液、間硝基磺酸吡啶鹽，于60℃攪拌8小時(shí)；最后加入三亞甲基環(huán)碳酸酯單體與聚乙二醇，于105℃攪拌3小時(shí)，加入樹脂預(yù)聚物，80℃攪拌4小時(shí)得到復(fù)合物；再將復(fù)合物置入模具中，模壓即得到耐低溫復(fù)合材料；制備的耐低溫復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，常溫固化效果好，在受低溫時(shí)，銀離子，與石墨烯等其他組分協(xié)同催化有機(jī)物鏈段活動(dòng)，進(jìn)一步舒展，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步增加了體系的抗脆性，同時(shí)保證低溫力學(xué)穩(wěn)定性，取得了意想不到的效果。
【IPC分類】C09J11/04, C09J11/08, C09J169/00, C09J11/06, C08G18/76, C09J175/04
【公開號(hào)】CN105001826
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510409784
【發(fā)明人】黨斌
【申請(qǐng)人】蘇州科淼新材料有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日