CN105566857A - 一种轻质环氧树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质环氧树脂复合材料，它是由可发性环氧树脂混合物和镀金属泡沫制成，其中，可发性环氧树脂混合物的重量与镀金属泡沫的体积之比为大于等于0.2g/cm³。本发明的轻质环氧树脂复合材料，具有密度小、力学强度高、电阻率低、电磁屏蔽性能优良等多种优点，非常适合作为导电材料和/或电磁屏蔽材料的应用，而且，本发明轻质环氧树脂复合材料的制备方法简便，能耗低，生产效率高，具有十分良好的产业化前景。

Description

一种轻质环氧树脂复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子导电、电磁屏蔽材料领域，具体涉及一种轻质、高导电、高电磁屏蔽的环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代高新技术的发展，电磁波引起的电磁干扰和电磁兼容问题日益严重，不但对电子仪器、设备造成干扰与损坏，影响其正常工作，严重制约我国电子产品和设备的国际竞争力，而且也会污染环境，危害人类健康；此外，电磁波泄漏还会危及国家信息安全和军事核心机密的安全。

解决上述问题的关键因素在于探索和开发高性能的电磁屏蔽材料。

传统上，通常采用具有优良电磁屏蔽性能的金属材料作为电磁屏蔽材料，但它存在密度大、成本高、不耐腐蚀等多种缺点，根本无法满足现代社会对电磁屏蔽材料越来越高的要求，例如，在航空航天领域中，不仅要求材料具有优良的电磁屏蔽性能，还要求材料在降低密度的同时仍能保持足够高的力学强度，以提高飞行器的有效载荷。

公知的，材料各个方面的性能之间往往会形成相互制约的矛盾，特别是，对于环氧树脂而言，如果要求材料具有高导电性和/或高电磁屏蔽性能，通常需要提高导电填料的用量，但提高导电填料的用量往往会导致材料的力学性能变差；而降低材料中导电填料的用量，则无法获得较高的导电和电磁屏蔽性能，现有技术中也鲜见有轻质、高导电、高电磁屏蔽的环氧树脂材料的相关报道；对本领域技术人员来说，同时提高电磁屏蔽材料多方面的性能通常是非常困难的。

然而，本申请的发明人通过大量的生产实践，意外的得到了一种轻质高强高导电高电磁屏蔽的环氧树脂复合材料，取得了本领域技术人员预料不到的技术效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质环氧树脂复合材料。

本发明提供的一种轻质环氧树脂复合材料，它是由可发性环氧树脂混合物和镀金属泡沫制成，其中，可发性环氧树脂混合物的重量与镀金属泡沫的体积之比为大于等于0.2g/cm³。

进一步的，可发性环氧树脂混合物的重量与镀金属泡沫的体积之比为0.2～10g/cm³。

进一步的，所述可发性环氧树脂混合物是由以下重量份数的原料制成：环氧树脂100份、固化剂0.5～200份、碳系填料0～30份、发泡剂0.5～120份。

进一步的，所述可发性环氧树脂混合物是由以下重量份数的原料制成：环氧树脂100份、固化剂1～200份、碳系填料2～30份、发泡剂0.5～120份。

进一步的，

所述环氧树脂选自缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂中的任意一种或两种以上；

所述固化剂选自聚醚胺类固化剂、聚酰胺类固化剂、咪唑类固化剂、胺类固化剂、酸酐类固化剂、羧酸类固化剂、有机酰肼固化剂、双氰胺固化剂、酚醛类固化剂、苯胺甲醛类固化剂、聚酯类固化剂、聚氨酯类固化剂、聚硫类固化剂中的任意一种或两种以上；

所述碳系填料选自碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、石墨中的任意一种或两种以上；

所述发泡剂为物理发泡剂和/或化学发泡剂，其中，物理发泡剂选自聚合物膨胀微球、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠中的任意一种或两种以上，化学发泡剂选自聚硅氧烷类发泡剂、磺酰肼类化合物、偶氮类化合物、亚硝基化合物、碳酸盐中的任意一种或两种以上。

进一步，

优选的，所述的环氧树脂选自缩水甘油醚类环氧树脂或缩水甘油酯类环氧树脂。

优选的，所述的固化剂选自聚醚胺固化剂、聚酰胺固化剂、胺类固化剂、酸酐类固化剂、咪唑类固化剂中的任意一种或两种以上。

优选的，所述的物理发泡剂选自聚合物膨胀微球、玻璃空心微珠或瓷空心微珠；所述的化学发泡剂选自磺酰肼类化合物或聚硅氧烷类化合物。

进一步的，所述的镀金属泡沫中，金属含量为镀金属泡沫总重量的30％～90％。

进一步的，所述金属选自银、铜、镍、金、铁、铝、铬、锡、钴、钯中的任意一种或两种以上；优选的，所述金属选自银、铜、镍中的任意一种或两种以上。

进一步的，所述的镀金属泡沫中，泡沫为热固性开孔泡沫和/或热塑性开孔泡沫，其中，热固性开孔泡沫选自三聚氰胺甲醛开孔泡沫、聚氨酯开孔泡沫、酚醛开孔泡沫、硅橡胶开孔泡沫中的任意一种或两种以上，热塑性开孔泡沫选自聚氯乙烯开孔泡沫、聚酰亚胺开孔泡沫、聚乙烯开孔泡沫、聚丙烯开孔泡沫、三元乙丙开孔泡沫、聚苯乙烯开孔泡沫、聚酰胺开孔泡沫、聚丁二烯开孔泡沫中的任意一种或两种以上。

进一步的，所述轻质环氧树脂复合材料的密度为0.2～0.95g/cm³，压缩强度≥3MPa；优选的，所述轻质环氧树脂复合材料的密度为0.2～0.95g/cm³，压缩强度为10～65MPa。

进一步的，所述轻质环氧树脂复合材料在0.05～20GHz范围内的电磁屏蔽性能在40dB以上，电阻率≤10³Ω·cm；优选的，所述轻质环氧树脂复合材料在0.05～20GHz范围内的电磁屏蔽性能为50～75dB，电阻率为0.1～150Ω·cm。

本发明还提供了上述轻质环氧树脂复合材料的制备方法，它包括以下步骤：

a、取环氧树脂、碳系填料、固化剂和发泡剂，混匀，得到可发性环氧树脂混合物；

b、将镀金属泡沫置于步骤a所得可发性环氧树脂混合物中，使可发性环氧树脂混合物进入镀金属泡沫，发泡和/或固化后，即得。

进一步的，步骤b中，在将镀金属泡沫置于步骤a所得环氧树脂混合物中之前或之后，还存在预聚合的步骤：预聚合的温度为15～160℃，预聚合的时间为0～48h。

进一步的，步骤b中，发泡和/或固化的温度为15～180℃，发泡和/或固化的时间为1～48h。

本发明还提供了上述轻质环氧树脂复合材料作为导电材料和/或电磁屏蔽材料的应用。

本发明中，镀金属泡沫是指以聚合物开孔泡沫为基底，其骨架表面覆有连续、致密金属薄层的导电泡沫材料。

开孔泡沫满足条件：(1)每个球形或多边形泡孔必须至少有两个孔或两个破坏面；(2)大多数泡孔棱必须为至少3个结构单元所共有。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明以环氧树脂及固化剂为基体，利用镀金属泡沫为连续的宏观导电网络，碳系填料为微观导电网络，经过发泡制备了一种环氧导电泡沫，方法非常简单，易于实现；

(2)碳系填料用量少，对环氧树脂可发性影响不大，所得材料综合成本低廉；

(3)环氧导电复合泡沫密度为0.2～0.95g/cm³，压缩强度≥3MPa；

(4)环氧导电复合泡沫导电性能极好，电阻率不超过10³Ω·cm；

(5)环氧导电复合泡沫电磁屏蔽性能优异，在0.05～20GHz范围内的电磁屏蔽性能在40dB以上。

本发明的轻质环氧树脂复合材料，具有密度小、力学强度高、电阻率低、电磁屏蔽性能优良等多种优点，非常适合作为导电材料和/或电磁屏蔽材料的应用，而且，本发明轻质环氧树脂复合材料的制备方法简便，能耗低，生产效率高，具有十分良好的产业化前景。

显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

附图说明

图1是本发明轻质电磁屏蔽性能环氧复合材料的结构示意图：1-环氧树脂/固化剂基体、2-泡孔、3-镀金属泡沫、4-碳系填料。

具体实施方式

本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得或制备得到。

一、原料

1、泡沫：

三聚氰胺甲醛开孔泡沫BasotectW(BASF)；

PU开孔泡沫(成都西河镇蜀新海绵厂)；

PVC开孔泡沫(上海莫源实业有限公司)；

PI开孔泡沫(按照专利CN101113209A和/或CN101402795A中的制备方法得到)；

2、固化剂：

BAXXODURTMEC301、V140和2-乙基-4-甲基咪唑(BASF)；

乙二胺(上海麦克林生化科技有限公司)；

三乙醇胺/三乙烯四胺(广州信达精细化工有限公司)；

甲基四氢苯酐/DMP-30(濮阳惠成化工有限公司)；

桐油酸酐(合肥宝丰化工有限责任公司)；

聚酰胺650(上海树脂厂)；

间苯二甲胺(成都西亚化工股份有限公司)；

3、环氧树脂：

NPEL-128(台湾南亚集团)；

E-51和E-44(巴陵石化有限责任公司)；

REN1774(HuntsmanCorporation)；

CY-183(湖北新景新材料有限公司)；

4、发泡剂：

膨胀微球EXPANCEL^TM(AkzoNobelN.V.)；

玻璃空心微珠(秦皇岛玻璃空心微珠厂、3M公司)；

陶瓷空心微珠(上海汇精亚纳米新材料有限公司)；

聚二甲基硅氧烷(上海麦克林生化科技有限公司)；

4，4-氧代双苯磺酰肼OBSH(广州金昌盛科技有限公司)；

5、碳系填料：

多壁碳纳米管(中科院成都有机化学有限公司)；

石墨烯(常州第六元素材料科技股份有限公司)；

导电炭黑(安阳德龙化工有限公司)；

石墨(青岛日升石墨有限公司)；

碳纳米纤维(北京德科岛金科技有限公司)。

二、性能测试

1、采用U-NIT两探针电阻测试仪测试所得轻质环氧导电泡沫的电阻，按照以下公式计算材料的电阻率：

$\mathrm{\ρ}=\frac{RS}{L}$

ρ为材料的电阻率；R为材料的电阻；S为材料的横截面积，L为材料的长度。

2、按照中华人民共和国电子行业军用标准SJ20524，采用Agilent8720ET电磁屏蔽测试仪对所得轻质环氧导电泡沫进行电磁屏蔽测试。扫描频段为0.05～20GHz、输入0dBm、测试点201，圆片试样的厚度为2mm，直径为10mm；

3、排水法测试所得轻质复合材料的密度；

4、采用INSTRON4302型万能材料实验机测试所得尺寸为30×30×15mm³材料的压缩性能，压缩传感器为30KN，测试速度为2mm/min，以压缩应变为10％时的强度、模量评价所得材料的力学性能。

实施例1

(1)制备可发性环氧树脂混合物

取100gE51环氧树脂，按照表1中的配比，加入多壁碳纳米管，并在三辊剪切搅拌机上混合至少五次以上，得到分散均匀的碳纳米管/环氧树脂混合物。然后依次加入聚合物膨胀微球EXPANCEL^TM031DU40、32g聚醚胺固化剂BAXXODUR^TMEC301，并混匀，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)制备镀银三聚氰胺甲醛(MF)泡沫

将尺寸为4cm×3cm×0.5cm的MF开孔泡沫(BasotectW)置于乙醇溶液中，在超声下清洗30min，以除去表面杂质；将清洗后的MF泡沫置于温度为65℃、浓度为12g/L的氢氧化钠溶液中浸泡30min左右，以进行表面粗化，然后取出蒸馏水洗净；将粗化后的泡沫置于氯化亚锡的盐酸溶液(12g/LSnCl₂和5ml/L浓盐酸)中浸泡10min左右，并水洗，再将泡沫置于低浓度银氨溶液(滴加氨水到3g/LAgNO₃中至无色透明)中活化20min，得到活化MF泡沫；然后将活化后的泡沫置于较高浓度的银氨溶液(滴加氨水到10g/LAgNO₃中至无色透明，加入氢氧化钠至浓度为2.4g/L，再滴入氨水至无色透明)中，再将还原液(1g/L酒石酸，8g/L葡萄糖，5m/L乙二胺，60ml/L乙醇，0.36g/LPEG-1000)加入银氨溶液中，还原液与银胺溶液的体积比约2:1，进行化学镀银1小时以上，最后取出清洗并干燥，得到含银量至少为30wt％以上的镀银MF泡沫。

(3)取一定质量的步骤1所得的可发性环氧树脂混合物，于45℃下预聚合一段时间，得到可发性环氧预聚物，如表1所示。将步骤(2)所得的镀银MF泡沫(4cm×3cm×0.5cm)置于预聚物中，使预聚物充分吸入开孔镀银泡沫内部。然后置于一定温度下发泡4小时，待环氧树脂固化后，取出切出含镀银泡沫所占据的部分，从而得到轻质电磁屏蔽环氧树脂复合材料。

电阻率、电磁屏蔽性能、密度、压缩强度的测试结果见表1。

表1、实施例1轻质电磁屏蔽环氧树脂复合材料的配方及最终性能测试结果

实施例2

(1)制备可发性环氧树脂混合物。

取100gNPEL-128环氧树脂，加入3g多壁碳纳米管，并在三辊剪切搅拌机上混合混匀，得到分散均匀的碳纳米管/环氧树脂混合物。再依次加入1.5g聚合物膨胀微球EXPANCEL^TM051DU40，50g聚酰胺固化剂V140，搅匀，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)制备镀镍聚氨酯(PU)泡沫。

将PU(4cm×3cm×0.5cm)泡沫置于乙醇溶液中，在超声下清洗30min，以除去表面杂质；将清洗后的PU泡沫置于温度为65℃、浓度为12g/L的氢氧化钠溶液中浸泡30min左右，以进行表面粗化，然后取出蒸馏水洗净；将粗化后的PU泡沫浸泡于氯化亚锡的盐酸溶液(12g/LSnCl₂和5ml/L浓盐酸)中进行敏化处理10min左右，并水洗；将敏化的泡沫置于低浓度氯化钯溶液(0.3g/LPdCl₂)中活化20min；将活化的PU泡沫置于40℃的镀镍溶液(硫酸镍、醋酸钠、磷酸二氢钠按照质量比为3:5:10溶于蒸馏水而配置成300ml溶液，用硼酸调节PH至5)中，化学镀镍约20min后取出，用蒸馏水适度清洗并烘干。以烘干的PU泡沫为阴极，碳棒为阳极，60g/L的硫酸镍溶液为电解液，用硫酸调节pH至3，控制直流电流密度为1A/dm²，沉积时间为1h，电镀时避免剧烈震动。最后材料取出，置于温度为80℃的真空条件下干燥，获得含镍79.8％的镀镍PU泡沫。

(3)取25g步骤1所得可发性环氧树脂混合物，将步骤2所得镀镍PU泡沫置于其中，让混合物充分吸入泡沫内部，再于35℃下预聚合20min，最后转移至90℃下发泡并固化3小时，取出并切出PU泡沫占据部分，即制得轻质电磁屏蔽环氧树脂复合材料。

本实施例所得轻质环氧复合材料的密度0.55±0.06g/cm³，压缩强度为14±2.6MPa，电阻率为1.66Ω·cm，在0.05～20GHz范围内平均电磁屏蔽性能为40dB。

实施例3

(1)制备可发性环氧树脂混合物。

取100gE51环氧树脂，加入3.5g导电炭黑，然后在三辊剪切搅拌机上混匀，得导电炭黑/环氧树脂混合物，然后按表2配方，加入一定量的表面偶联处理后的玻璃空心微珠(3M^TM，粒度15-120μm)，再加入15g三乙醇胺/三乙烯四胺(4:3)并混匀，即得可发性环氧树脂混合物。

(2)制备镀镍的PVC泡沫。

将开孔PVC泡沫(4cm×3cm×0.5cm)置于蒸馏水中，在超声下清洗30min，以除去表面杂质；将清洗后的PVC泡沫置于温度为50℃、浓度为12g/L的氢氧化钠溶液中浸泡30min左右，以进行表面粗化，然后取出蒸馏水洗净；将粗化后的PVC泡沫置于氯化亚锡的盐酸溶液(12g/LSnCl₂和5ml/L浓盐酸)中浸泡10min左右，并水洗；将PVC泡沫置于低浓度氯化钯溶液(0.3g/LPdCl₂)中活化15min，得到活化的PVC泡沫；将泡沫转移至60℃的镀镍液(25g/L硫酸镍，15g/L醋酸钠，25g/L次磷酸氢钠，35g/L氯化铵，氨水调节pH为9)中进行化学镀镍120min以上，取出干燥后得到镀镍PVC泡沫。

(3)取45g上述步骤1所得可发性环氧树脂混合物，将上述步骤2所得的镀镍PVC泡沫置于其中，让混合物充分吸入镀镍PVC泡沫内部，并置于常温下固化48小时，取出而制得轻质电磁屏蔽环氧树脂复合材料。

电阻率、电磁屏蔽性能、密度、压缩强度的测试结果见表2。

表2、实施例3轻质电磁屏蔽环氧树脂复合材料的配方及最终性能测试结果

实施例4

(1)制备可发性环氧树脂混合物。

取100gE51环氧树脂，加入2.7g碳纳米纤维，然后在三辊剪切搅拌机上混匀，可得碳纳米纤维/环氧树脂混合物，再依次加入甲基四氢苯酐、促进剂DMP-30、12g膨胀微球EXPANCEL^TM091DU40(粒度10-16μm)，并混均，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)制备镀银镍合金的MF泡沫。以实施例1中获得的镀银泡沫为阴极，碳棒为阳极，60g/L的硫酸镍溶液为电解液，用硫酸调节pH至3，控制直流电流密度为1A/dm²，沉积时间为1h，电镀时避免剧烈震动。最后材料取出，置于温度为80℃的真空条件下干燥，获得含银镍镀层90％的MF泡沫。

(3)取步骤1获得的可发性环氧混合物45g，然后按表3制备条件，于一定温度下预聚合一段时间，得到可发性环氧预聚物，将步骤2所得含银镍镀层的MF泡沫置于预聚物中，让预聚物充分吸入泡沫内部。最后转移至一定温度下发泡一段时间，待环氧树脂充分固化后，即得轻质电磁屏蔽环氧复合材料。

电阻率、电磁屏蔽性能、密度、压缩强度的测试结果见表3。

表3、实施例4中轻质电磁屏蔽环氧复合材料的配方及最终性能测试结果

实施例5

(1)制备可发性环氧树脂预聚物。

取100g环氧树脂REN1774，加入30g石墨烯，并在三辊剪切搅拌机上混合至少五次以上以混合均匀，再加入100g乙醇，400W超声处理1小时，加热并真空抽去乙醇，然后依次加入25g乙二胺、2.4g聚二甲基硅氧烷再混匀，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)制备镀铜聚酰亚胺(PI)泡沫。

将开孔PI泡沫(4cm×3cm×0.5cm)置于乙醇溶液中，在超声下清洗30min，以除去表面杂质。将清洗后的PI泡沫置于重铬酸钾-硫酸溶液(20g/L的K₂Cr₂O₇,300m/L浓硫酸)中浸泡30min左右，以进行表面粗化，再取出蒸馏水洗净。将粗化后的PI泡沫置于氯化亚锡的盐酸溶液(12g/LSnCl₂和5ml/L浓盐酸)中浸泡10min左右，并水洗。再将PI泡沫置于低浓度氯化钯溶液(0.3g/LPdCl₂)中活化15min，得到活化的PI泡沫。将活化的PI泡沫置于40℃的2g/L镀铜液(0.4gCuSO₄·5H₂O，2gEDTA·2Na，5mL三乙醇胺，2.2μg1,10-菲罗啉，0.4g十二烷基磺酸钠溶于100ml蒸馏水)中，再加入0.4g二甲基胺硼烷，用氨水调节pH至8.5，静置50min。再将泡沫取出并真空干燥，获得导电PI泡沫。以PI导电泡沫为阴极，碳棒为阳极，8g/L的硫酸铜溶液为电解液，用硫酸调节pH至3，控制直流电流密度为0.5A/dm²，沉积时间为12h，电镀时避免剧烈震动。最后材料取出，置于温度为80℃的真空条件下干燥，获得含铜75.6％的镀铜PI泡沫。

(3)取25g上述步骤1所得可发性环氧树脂混合物，将上述步骤2所得的镀铜PI泡沫置于其中，让混合物充分吸入镀铜PI泡沫内部，于常温下预聚合24h，然后置于100℃下发泡并固化2h，取出并切取镀银泡沫所占据部分，从而制得轻质电磁屏蔽环氧复合材料。

本实施例所得轻质环氧复合材料的密度0.40g/cm³，压缩强度为6.3MPa，电阻率为0.812Ω·cm，在0.05～20GHz范围内平均电磁屏蔽性能为50dB。

实施例6

(1)取100gE-51环氧树脂，加入20g膨胀石墨，6.6g发泡剂4，4-氧代双苯磺酰肼(OBSH)，并在三辊剪切搅拌机上混合均匀，再加入100g聚酰胺650，再快速混匀，即得可发性环氧树脂混合物。

(2)取50g上述步骤1所得可发性环氧树脂混合物，将实施例5所得的镀铜PI泡沫置于其中，让混合物充分吸入泡沫内部，于75℃发泡并固化2h，取出并切取镀铜泡沫所占据部分，从而制得轻质电磁屏蔽环氧复合材料。

本实施例所得轻质环氧复合材料的密度0.648g/cm³，压缩强度为15.2MPa，电阻率为1.486Ω·cm，在0.05～20GHz范围内平均电磁屏蔽性能为53dB。

实施例7

(1)制备可发性环氧树脂预聚物。

取100g环氧树脂E44，加入30g石墨烯，并在三辊剪切搅拌机上混合至少五次以上以混合均匀，再加入100g乙醇，400W超声处理1小时，加热并真空抽去乙醇，然后依次加入195g桐油酸酐、5gDMP-30、120g玻璃空心微珠(20-85μm)，再混匀，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)取25g上述步骤1所得可发性环氧树脂混合物，将实施例4所得的银镍镀层的MF泡沫置于其中，让混合物充分吸入泡沫内部，于120℃预聚合、发泡并固化1.5h，取出并切取镀银镍泡沫所占据部分，从而制得轻质电磁屏蔽环氧复合材料。

本实施例所得轻质环氧复合材料的密度0.69g/cm³，压缩强度为45MPa，电阻率为4.61Ω·cm，在0.05～20GHz范围内平均电磁屏蔽性能为65dB。

实施例8

(1)制备可发性环氧树脂预聚物。

取100g环氧树脂E51，加入30g鳞片石墨，并在三辊剪切搅拌机上混合均匀，然后依次加入1g2-乙基-4-甲基咪唑、15g玻璃空心微珠(10-250μm)，并混匀，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)取30g上述步骤1所得可发性环氧树脂混合物，将实施例4所得的银镍镀层的MF泡沫置于其中，让混合物充分吸入泡沫内部，于60℃预聚合2h，然后置于150℃下发泡并固化1h，取出并切取镀银镍泡沫所占据部分，从而制得轻质电磁屏蔽环氧复合材料。

本实施例所得轻质电磁屏蔽环氧复合材料的密度0.81g/cm³，压缩强度为25.31MPa，电阻率为5.2Ω·cm，在0.05～20GHz范围内平均电磁屏蔽性能为68dB。

实施例9

(1)制备可发性环氧树脂预聚物。

取100g环氧树脂CY-183，加入2.4g多壁碳纳米管，并在三辊剪切搅拌机上混合至少五次以上以混合均匀，然后依次加入22g间苯二甲胺、45g陶瓷空心微珠(5-15μm)，再混匀，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)取25g上述步骤1所得可发性环氧树脂混合物，将实施例4所得的银镍镀层的MF泡沫置于其中，让混合物充分吸入泡沫内部，然后先置于50℃下预聚合2h，再于100℃下固化1h，取出并切取镀银镍泡沫所占据部分，从而制得轻质电磁屏蔽环氧复合材料。

本实施例所得轻质环氧复合材料的密度0.74g/cm³，压缩强度为38.9MPa，电阻率为145.8Ω·cm，在0.05～20GHz范围内平均电磁屏蔽性能为62dB。

综上所述，本发明的轻质环氧树脂复合材料，具有密度小、力学强度高、电阻率低、电磁屏蔽性能优良等多种优点，非常适合作为导电材料和/或电磁屏蔽材料的应用，而且，本发明轻质环氧树脂复合材料的制备方法简便，能耗低，生产效率高，具有十分良好的产业化前景。

Claims (16)

1.一种轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：它是由可发性环氧树脂混合物和镀金属泡沫制成，其中，可发性环氧树脂混合物的重量与镀金属泡沫的体积之比为大于等于0.2g/cm³。

2.根据权利要求1所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：可发性环氧树脂混合物的重量与镀金属泡沫的体积之比为0.2～10g/cm³。

3.根据权利要求1所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：所述可发性环氧树脂混合物是由以下重量份数的原料制成：环氧树脂100份、固化剂0.5～200份、碳系填料0～30份、发泡剂0.5～120份；

优选的，所述可发性环氧树脂混合物是由以下重量份数的原料制成：环氧树脂100份、固化剂1～200份、碳系填料2～30份、发泡剂0.5～120份。

4.根据权利要求3所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：

所述环氧树脂选自缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂中的任意一种或两种以上；

所述固化剂选自聚醚胺类固化剂、聚酰胺类固化剂、咪唑类固化剂、胺类固化剂、酸酐类固化剂、羧酸类固化剂、有机酰肼固化剂、双氰胺固化剂、酚醛类固化剂、苯胺甲醛类固化剂、聚酯类固化剂、聚氨酯类固化剂、聚硫类固化剂中的任意一种或两种以上；

所述碳系填料选自碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、石墨中的任意一种或两种以上；

所述发泡剂为物理发泡剂和/或化学发泡剂，其中，物理发泡剂选自聚合物膨胀微球、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠中的任意一种或两种以上，化学发泡剂选自磺酰肼类化合物、聚硅氧烷类化合物、偶氮类化合物、亚硝基化合物、碳酸盐中的任意一种或两种以上。

5.根据权利要求4所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的环氧树脂选自缩水甘油醚类环氧树脂或缩水甘油酯类环氧树脂。

6.根据权利要求4所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的固化剂选自聚醚胺固化剂、聚酰胺固化剂、胺类固化剂、酸酐类固化剂、咪唑类固化剂中的任意一种或两种以上。

7.根据权利要求4所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的物理发泡剂选自聚合物膨胀微球、玻璃空心微珠或瓷空心微珠；所述的化学发泡剂选自磺酰肼类化合物或聚硅氧烷类化合物。

8.根据权利要求1所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的镀金属泡沫中，金属含量为镀金属泡沫总重量的30％～90％。

9.根据权利要求8所述的轻质环氧树脂泡沫材料，其特征在于：所述金属选自银、铜、镍、金、铁、铝、铬、锡、钴、钯中的任意一种或两种以上；优选的，所述金属选自银、铜、镍中的任意一种或两种以上。

10.根据权利要求1所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的镀金属泡沫中，泡沫为热固性开孔泡沫和/或热塑性开孔泡沫，其中，热固性开孔泡沫选自三聚氰胺甲醛开孔泡沫、聚氨酯开孔泡沫、酚醛开孔泡沫、硅橡胶开孔泡沫中的任意一种或两种以上，热塑性开孔泡沫选自聚氯乙烯开孔泡沫、聚酰亚胺开孔泡沫、聚乙烯开孔泡沫、聚丙烯开孔泡沫、三元乙丙开孔泡沫、聚苯乙烯开孔泡沫、聚酰胺开孔泡沫、聚丁二烯开孔泡沫中的任意一种或两种以上。

11.根据权利要求1所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：所述轻质环氧树脂复合材料的密度为0.2～0.95g/cm³，压缩强度≥3MPa；优选的，所述轻质环氧树脂复合材料的密度为0.2～0.95g/cm³，压缩强度为10～65MPa。

12.根据权利要求1所述的轻质环氧树脂复合材料，其特征在于：所述轻质环氧树脂复合材料在0.05～20GHz范围内的电磁屏蔽性能在40dB以上，电阻率≤10³Ω·cm；优选的，所述轻质环氧树脂复合材料在0.05～20GHz范围内的电磁屏蔽性能为50～75dB，电阻率为0.1～150Ω·cm。

13.权利要求1～12任意一项所述轻质环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

a、取环氧树脂、碳系填料、固化剂和发泡剂，混匀，得到可发性环氧树脂混合物；

b、将镀金属泡沫置于步骤a所得可发性环氧树脂混合物中，使可发性环氧树脂混合物进入镀金属泡沫，发泡和/或固化后，即得。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：步骤b中，在将镀金属泡沫置于步骤a所得环氧树脂混合物中之前或之后，还存在预聚合的步骤：预聚合的温度为15～160℃，预聚合的时间为0～48h。

15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：步骤b中，发泡和/或固化的温度为15～180℃，发泡和/或固化的时间为1～48h。

16.权利要求1～12任意一项所述轻质环氧树脂复合材料作为导电材料和/或电磁屏蔽材料的应用。