CN103992620A

CN103992620A - 一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料制备及方法

Info

Publication number: CN103992620A
Application number: CN201410232849.1A
Authority: CN
Inventors: 张纯; 龚维; 王醴均; 蒋团徽; 于杰; 何力; 何敏; 刘渝
Original assignee: GUIZHOU KAIKETE MATERIAL CO Ltd
Current assignee: GUIZHOU KAIKETE MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2014-08-20

Abstract

本发明公开一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，其特征在于：按照重量份计算，它由环氧树脂40～60份，固化剂30～50份，固化助剂0.001～1份，复合纳米无机粒子1～20份，发泡剂1～10份，玻璃纤维或碳纤维的含量1～20份，偶联剂0.1～1份。

Description

一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料制备及方法

技术领域

本发明涉及一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料及制备方法。

背景技术

微孔发泡环氧树脂基材料（泡孔分布均匀，泡孔平均直径在1μm～100μm，泡孔密度在10⁷～10¹⁰个/cm³）因具表观密度低、轻质且结构坚韧等特点，具有比传统发泡塑料更优异的力学性能，电性能，耐水性，耐化学腐蚀性及较高的热稳定性等一系列特点，已在交通运输、军工、航天航空、电子及日用品等领域获得了广泛应用。随科学技术不断发展，普通的微孔发泡环氧树脂材料不能满足制品使用力学性能要求，因此对微孔发泡环氧树脂材料的增强增韧势在必行。高性能微孔发泡环氧树脂基材料制备过程中不但要求发泡和固化过程同步进行，保持较高泡孔细密、均匀，同时避免泡孔向增强增韧相表面聚集导致力学性能下降。目前可用于制备高性能微孔发泡环氧树脂基材料的方法未见报道。因此开发一种设计新颖、技术先进、方便简单、成本低廉、泡孔小、泡孔密度大、表观密度小，能够规模化生产高性能环氧树脂发泡材料的方法具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料及制备方法，改善环氧树脂发泡过程中气泡迁移行为，获得泡孔细小、分布均匀、泡孔密度大、气泡不会在增强增韧相表面聚集，获得高性能的微孔发泡环氧树脂基材料。

为了解决所述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，它由环氧树脂、固化剂、固化助剂、纳米无机粒子、发泡剂、玻璃纤维或碳纤维、偶联剂组成。

按照重量份计算，它由环氧树脂40～60份，固化剂30～50份，固化助剂0.001～1份，复合纳米无机粒子1～20份，发泡剂1～10份，玻璃纤维或碳纤维的含量1～30份，偶联剂0.1～1份。

它由环氧树脂50份，固化剂40份，复合纳米无机粒子10份，固化助剂0.01～1份，发泡剂2份，玻璃纤维或碳纤维20份，偶联剂0.5份组成。

纳米无机粒子的粒径小于100nm。

所述发泡剂包括化学发泡剂和可发性膨胀微球。

所述固化助剂加入量为0.05份。

玻璃纤维的直径3～11微米、长度5毫米到25毫米

所述纳米无机粒子纳米含有机蒙脱土和纳米二氧化硅，质量比为1:2。

环氧树脂、纳米无机粒子复合发泡材料的制备方法，取环氧树脂、固化剂、纳米无机粒子、固化助剂、玻璃纤维、碳纤维、偶联剂在超声波情况下搅拌30分钟，然后加入发泡剂再搅拌30分钟，发泡剂混合并搅拌均匀后，倒入模具中，然后放入烘箱在140～160℃固化1.5～5.5小时后随烘箱冷却。

所述的超声波频率为15KHZ—100KHZ。

本发明技术方案的原理：环氧树脂、固化剂、玻璃纤维或碳纤维、偶联剂在超声作用下混合，使得玻璃纤维或碳纤维表面首先富集大量的环氧树脂，及玻璃纤维或碳纤维表面完全被环氧树脂浸润，然后与发泡剂混合后制备发泡材料时，纳米无机粒子增加泡孔形核率、玻璃纤维或碳纤维增加熔体粘度，玻璃纤维或碳纤维表面完全被环氧树脂浸润阻止微泡向纤维表面聚集的作用。

本发明与现有技术相比，本发明在环氧树脂中加入复合纳米无机粒子，在制备高性能发泡材料时，采用超声混合使得环氧树脂基体完全浸润纤维，是在发泡过程气泡不能向其表面聚集，起到增强增韧的效果。同时这种方法是纤维浸润时间较短，制备成本也较低。

附图说明

图1为含5份玻璃纤维的样品的电镜图，玻璃纤维始终在环氧树脂基体中；

图2为含5份碳纤维的样品的电镜图，碳纤维始终在环氧树脂基体中；

图3为不同玻纤含量的样品的拉伸强度性能图；

图4为不同玻纤含量的样品的无缺口冲击强度性能图；

图5为不同玻纤含量的样品的压缩强度性能图；

图6为不同碳纤含量的样品的压缩强度性能图；

图7为不同碳纤含量的样品的拉伸强度性能图；

图8为不同碳纤含量的样品的无缺口冲击强度性能图。

具体实施例

实施例1

环氧树脂50份，固化剂40份，复合纳米无机粒子10份，固化助剂0.05份，玻璃纤维或碳纤维5份，偶联剂0.5份组成。在超声波情况下搅拌30分钟，然后加入发泡剂2份再搅拌30分钟，发泡剂混合并搅拌均匀后，倒入模具中，然后放入烘箱在140～160℃固化1.5～5.5小时后随烘箱冷却。

实施例2

环氧树脂40份，固化剂30份，固化助剂0.001份，复合纳米无机粒子5份，玻璃纤维或碳纤维的含量1份，偶联剂0.1份，在超声波情况下搅拌30分钟，然后加入发泡剂1份再搅拌30分钟，发泡剂混合并搅拌均匀后，倒入模具中，然后放入烘箱在140～160℃固化1.5～5.5小时后随烘箱冷却。

实施例3

环氧树脂60份，固化剂50份，固化助剂1份，复合纳米无机粒子20份，玻璃纤维或碳纤维的含量20份，偶联剂1份，在超声波情况下搅拌30分钟，然后加入发泡剂10份再搅拌30分钟，发泡剂混合并搅拌均匀后，倒入模具中，然后放入烘箱在140～160℃固化1.5～5.5小时后随烘箱冷却。

实施例4

环氧树脂50份，固化剂45份，固化助剂0.003份，复合纳米无机粒子15份，玻璃纤维或碳纤维的含量15份，偶联剂0.4份，在超声波情况下搅拌30分钟，然后加入发泡剂7份再搅拌30分钟，发泡剂混合并搅拌均匀后，倒入模具中，然后放入烘箱在140～160℃固化1.5～5.5小时后随烘箱冷却。

表1 相同玻纤、碳纤含量超声与未超声的性能对比表

	玻纤含量（5份）无超声分散（浸润）	玻纤含量（5份），超声分散（浸润）35 KHZ	碳纤含量（5份）无超声分散（浸润）	碳纤含量（5份）超声分散（浸润）35 KHZ
					拉伸强度MPa	27.3	30.7	27.9	32.7
压缩强度MPa	36.6	40.5	38.8	43.5
					无缺口冲击强度KJ.cm^-2	8.9	15.3	9.2	18.3

Claims

1.一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，其特征在于：它由环氧树脂、固化剂、固化助剂、纳米无机粒子、发泡剂、玻璃纤维或碳纤维、偶联剂组成。

2.根据权利要求1所述一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，其特征在于：按照重量份计算，它由环氧树脂40～60份，固化剂30～50份，固化助剂0.001～1份，复合纳米无机粒子1～20份，发泡剂1～10份，玻璃纤维或碳纤维的含量1～30份，偶联剂0.1～1份。

3.根据权利要求1所述一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，其特征在于：它由环氧树脂50份，固化剂40份，复合纳米无机粒子10份，固化助剂0.01～1份，发泡剂2份，玻璃纤维或碳纤维20份，偶联剂0.5份组成。

4.根据权利要求1至3任一项所述一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，其特征在于：纳米无机粒子的粒径小于100nm。

5.根据权利要求1至3所述一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，其特征在于：所述发泡剂包括化学发泡剂和可发性膨胀微球。

6.根据权利要求1至3所述一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，其特征在于：所述固化助剂加入量为0.05份。

7.根据权利要求1至3所述一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，其特征在于：玻璃纤维的直径3～11微米、长度5毫米到25毫米。

8.根据权利要求4所述一种高性能微孔发泡环氧树脂基材料，其特征在于：所述纳米无机粒子纳米含有机蒙脱土和纳米二氧化硅，质量比为1:2。

9.一种如权利要求1至8任一所述的环氧树脂、纳米无机粒子复合发泡材料的制备方法，其特征在于：取环氧树脂、固化剂、纳米无机粒子、固化助剂、玻璃纤维、碳纤维、偶联剂在超声波情况下搅拌30分钟，然后加入发泡剂再搅拌30分钟，发泡剂混合并搅拌均匀后，倒入模具中，然后放入烘箱在140～160℃固化1.5～5.5小时后随烘箱冷却。

10.根据权利要求9所述的环氧树脂、纳米无机粒子复合发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的超声波频率为15KHZ—100KHZ。