CN113817210A - 一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电磁防护功能复合材料技术技术领域,具体涉及一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料及其制备方法,包括以下质量比的原料:环氧树脂A100份、固化剂B10~50份、吸波功能助剂1~10份、阻燃剂20~105份、发泡剂5~30份和辅助助剂5~65份。分别处理环氧树脂A、B组分,通过同步制备含有特定功能组分的液态混合组分,具备显著的轻量化、电磁吸波和隔热阻燃特性。
Description
技术领域
本发明属于电磁防护功能复合材料技术技术领域,具体涉及一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料及其制备方法。
背景技术
环氧树脂(Epoxy resins)是一个分子中含有两个以上环氧基,并在适当的化学试剂存在下能形成三维交联网络状固化物的化合物总称,从分子量看,属于一种低聚物范围,为区别固化后的环氧树脂,有时也称为环氧低聚物。环氧树脂与固化剂反应后可形成三维网状的热固性塑料。该树脂通常在液态下使用,经常温或加热固化,达到最终使用的目的。作为一种液态树脂,具有在固化反应过程中收缩率小、固化物粘结性、耐热性、耐腐蚀性、力学性能和电气性能优良等特点,是热固性树脂中应用量较大且较为普遍的一个品种。目前,已被广泛应用于多种金属与非金属的粘接、耐腐蚀涂料、电气绝缘材料、玻璃钢/复合材料等的制造,在航空航天、船舶运输、电子、电气、机械制造、化工防腐及其其他许多工业领域中起到越来越重要的作用,已成为各工业领域中不可或缺的基础材料,正朝着“高纯化、精细化、专用化、系列化、配套化、功能化”六个方向发展,以满足各个行业对环氧树脂提出的不同性能的需求。
环氧树脂的应用领域极其广泛,以直接或间接的使用形式,几乎遍及所有工业领域,如作为涂料用于汽车、容器、工厂设备、土木建筑、船舶和家用电器等领域;作为胶黏剂用于飞机、汽车、光学机械、电子电气、铁道车辆、土木建筑等;作为成型材料用于电器、工具等;作为纤维增强树脂基复合材料用于飞机、重电器和体育用品等。
电子信息技术的快速发展,电子产品、设备、系统数量急剧增长,使用越来越广泛。如移动电话、家用电器、微波炉、电视机、电冰箱、计算机等都成为电磁辐射源;汽车、电车、地铁、轻轨及电气化铁路等城市交通运输系统迅速发展引起城市电磁噪声呈上升趋势;还有高压输电线等多个领域。电磁辐射看不见、摸不着,被称作“隐形杀手”,因此并没有引起人们的广泛重视。世界各国都十分重视越来越复杂的电磁环境及其造成的影响,电磁环境保护已经成为一个迅速发展的新学科领域。一方面,为了保护环境、保护人类健康;另一方面,为了保证电子信息设备、系统的正常运行,防止内部各组件之间相互的电磁兼容和外部电磁辐射的干扰影响,使得电磁辐射问题的解决已经刻不容缓。对于解决电磁辐射问题的根本出发点是消除或减弱电磁辐射,其最基本的措施就是采用电磁屏蔽材料。如何研制出性能更加优良的电磁屏蔽材料成为重中之重,尤其是吸收型的电磁防护材料研究,使得该类材料成为解决电子信息电磁辐射干扰问题的必备。而环氧树脂由于其广泛应用,在功能化环氧树脂有着长足发展,涌现出一大批新品种。而在反射型电磁屏蔽材料方面,主要导电助剂为金属粉、石墨粉等,其中以金属粉应用最为广泛。比如银粉就是一种很好的导电助剂,但缺点是,银粉的密度大、易沉淀、易迁移,并且银粉的使用量,即质量份数,一般是环氧树脂用量的2~3倍,才能起到良好电磁屏蔽效果。
同时,传统金属系吸波剂,传统吸波剂用量大、质量重;在发泡材料方面,多以聚氨酯、酚醛树脂等为主;而关于环氧树脂的发泡材料则研究相对较少,尤其是针对其功能化的研究,更是鲜见报道,不利于在电子信息领域及复合材料等其他相关领域的推广应用。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提供了一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料及其制备方法,分别处理环氧树脂A、B组分,通过同步制备含有特定功能组分的液态混合组分,具备显著的轻量化、电磁吸波和隔热阻燃特性。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,包括以下质量比的原料:环氧树脂A100份、固化剂B10~50份、吸波功能助剂1~30份、阻燃剂20~105份、发泡剂5~30份和辅助助剂5~65份。
所述阻燃剂包括以下质量比的原料:氢氧化铝10~50份、氢氧化镁10~50份、红磷0~5份。
所述辅助助剂包括以下质量比的原料:固化促进剂0~10份、稀释剂5~25份、增韧剂0~30份。
所述环氧树脂A采用E-51环氧树脂、E-44环氧树脂或其他改性环氧树脂中的任一种;所述发泡剂为多元胺、氨基甲酸酯、偶氮化合物、叠氮化合物、氢硼化合物中的任一种。
所述固化剂B为多元胺和有机酸酐类,其中:
多元胺为脂肪族胺中的二亚乙基三胺、三亚乙基四胺或四亚乙基五胺及几种多元脂肪胺的变性物,或脂环族胺中的N-氨乙基哌嗪;
有机酸酐类固化剂为芳香族酸酐中的邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、偏苯三甲酸酐的乙二醇、甘油酯或脂环族酸酐中的顺丁烯二酸酐、桐油酸酐或烯烃基二丁酸酐。
所述吸波功能助剂包括石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或几种;
石墨烯为片层石墨烯,其厚度在5~50nm范围,宽度在10~50μm范围,碳纳米管为多壁碳纳米管,其外径为10~50nm,长度为10~100μm范围,炭黑为纳米炭黑导电型。
所述辅助助剂包括固化促进剂、稀释剂、增韧剂中的一种或几种;
所述固化促进剂为苄基二甲胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、二乙胺基丙胺、乙酰丙酮锌/镍/钴或辛酸锡中的任一种,其用量为0~10份;
稀释剂为苄醇、苯、甲苯、醇、酮或正丁基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任一种,其用量为5~25份;
增韧剂为腰果酚环氧化合物、聚丙二醇二缩水甘油醚或亚油酸二聚体二缩水甘油酯中的任一种,其用量为0~30份。
一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料的制备方法,包括制备环氧树脂A组合体系C和固化剂B的组合体系D,将制备后的环氧树脂A组合体系C和固化剂B的组合体系D混合注模发泡成型,得到碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料;
其中,环氧树脂A组合体系C的制备方法为:称量环氧树脂100份,稀释剂5~25份,根据环氧树脂A种类,选择添加增韧剂0~30份,吸波剂由片层石墨烯、多壁碳纳米管或炭黑单独或复配所得1~10份,将环氧树脂、稀释剂、增韧剂、吸波剂混合在一起;混合之后进行球磨处理,得到环氧树脂A组合体系C;
其中,固化剂B的组合体系D的制备方法为:称量的固化剂B 20~50份,阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁和红磷复配体系30~100份,发泡剂5~30份;将固化剂B、阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁和红磷复配体系、发泡剂进行球磨处理得到固化剂B的组合体系D。
环氧树脂A组合体系C的制备方法中:采用树脂球磨罐进行球磨处理,其磨球以直径Ф6mm和Φ10mm的磨珠为主,其中Ф6mm球数100~500粒,Φ10mm球20~100粒;公转转速为100~500r/min,时间15~120min;
固化剂B的组合体系D的制备方法中:采用树脂球磨罐进行球磨处理,磨球以直径Ф6mm和Φ10mm的磨珠为主,其中Ф6mm球数100~400粒,Φ10mm球20~80粒,公转转速为100~300r/min,时间15~60min。
在50~150℃温度范围内,使环氧树脂A组合体系C和固化剂B的组合体系D发泡、固化复合,在50~150min完成固化,得到碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料。
本发明与现有技术相比,具有的有益效果是:
本发明围绕其在电子信息领域和作为复合材料应用而发明的一种新型功能复合材料的配方,以拓展环氧树脂材料的应用领域,和满足信息时代背景下,电子信息领域电子设备与系统性能提升所面临的新型电磁防护功能复合材料的需求。
相比于传统方法的金属系环氧胶黏剂,本发明开发的碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,主要采取了具有高比表面积的碳纳米材料,选择片层石墨烯和碳纳米管叠加使用,取代传统金属系吸波剂,传统吸波剂用量大、质量重,而本发明中其用量显著降低,取而代之的是片层石墨烯和多壁碳纳米管,虽然碳纳米材料的质量份数较小,但其由于属于纳米材料,且成片层和纤维状,其体积占比较大,借助片层结构和纤维状结构以及炭黑颗粒,三者发挥了良好的协同作用,使得在环氧树脂基体中形成良好的功能网络,并且显著降低了重量,具备轻量化的显著特点。
同时,采用纳米炭黑、碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料,质量轻、耐腐蚀、耐环境性能好,且可以实现良好特性调节,通过控制特定结构种类的碳系材料及用量,既可以实现环氧树脂对电磁波的反射屏蔽,又可以实现对电磁波的吸收损耗进而达到对电磁波屏蔽的目的。
对环氧树脂进行阻燃改性,采用复配的无卤阻燃剂,可以在燃烧时不会生成危害性气体。
本发明着重引入了结构因素,即在碳纳米吸波剂的应用过程中,实现环氧树脂材料的发泡而引入多孔结构,以实现对电磁辐射的较高损耗,进而达到对电磁波吸收的目的。
本发明使得该产品具备显著的轻量化、电磁吸波和隔热阻燃特性,有助于在电子信息领域及复合材料等其他相关领域的推广应用。
附图说明
图1是本发明制备过程示意图;
图2是本发明碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料吸波效果图;
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,包括以下质量比的原料:环氧树脂A100份、固化剂B10~50份、吸波功能助剂1~30份、阻燃剂20~105份、发泡剂5~30份和辅助助剂5~65份。
进一步,阻燃剂包括以下质量比的原料:氢氧化铝10~50份、氢氧化镁10~50份、红磷0~5份。
进一步,辅助助剂包括以下质量比的原料:固化促进剂0~10份、稀释剂5~25份、增韧剂0~30份。
进一步,环氧树脂A采用E-51环氧树脂、E-44环氧树脂或其他改性环氧树脂中的任一种;发泡剂为多元胺、氨基甲酸酯、偶氮化合物、叠氮化合物、氢硼化合物中的任一种。
进一步,固化剂B为多元胺和有机酸酐类,其中:
多元胺为脂肪族胺中的二亚乙基三胺、三亚乙基四胺或四亚乙基五胺及几种多元脂肪胺的变性物,或脂环族胺中的N-氨乙基哌嗪;
有机酸酐类固化剂为芳香族酸酐中的邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、偏苯三甲酸酐的乙二醇、甘油酯或脂环族酸酐中的顺丁烯二酸酐、桐油酸酐或烯烃基二丁酸酐。
进一步,吸波功能助剂包括石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或几种;碳纳米管、炭黑、石墨烯各吸波剂组分优选按1:(1~3):(1~2)配比组合。
优选的:石墨烯为片层石墨烯,其厚度在5~50nm范围,宽度在10~50μm范围,碳纳米管为多壁碳纳米管,其外径为10~50nm,长度为10~100μm范围,炭黑为纳米炭黑导电型。
进一步,辅助助剂包括固化促进剂、稀释剂、增韧剂中的一种或几种;
固化促进剂为苄基二甲胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、二乙胺基丙胺、乙酰丙酮锌/镍/钴或辛酸锡中的任一种,其用量为0~10份;
稀释剂为苄醇、苯、甲苯、醇、酮或正丁基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任一种,其用量为5~25份;
增韧剂为腰果酚环氧化合物、聚丙二醇二缩水甘油醚或亚油酸二聚体二缩水甘油酯中的任一种,其用量为0~30份。
上述碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料——其吸波剂体系为碳纳米材料体系,即由片层石墨烯、多壁碳纳米管和炭黑等组成,借助其纳米效应以及环氧树脂的发泡,以构筑良好的三维空间结构,即通过片层结构的石墨烯、搭接纤维状的碳纳米管结构、多孔结构,以获得良好的吸波网络;通过引入发泡剂形成三维多孔结构,间接使得吸波剂呈现良好的空间分布;
另外,引入无卤素阻燃改性体系——氢氧化铝、氢氧化镁或红磷的复配体系,来提高环氧树脂基体树脂的阻燃性能,提高其综合使用性能,该三种典型功能助剂体系的引入,有助于发挥各助剂的组成和结构特征的优势,形成复合协同效果,对于本发明创造的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料及其制备方法,使得该材料兼具吸波和隔热功能,对电子信息产业领域产品性能的提升,具有重要意义。
显著降低了材料重量,通过发挥碳纳米材料纳米效应、阻燃剂改性配方的添加,以及多孔结构的引入,以及优化制备工艺过程,得到新型具备电磁吸波和隔热阻燃功能的碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,为了该类材料在电子信息领域的应用提供了技术支撑。
如1所示,一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料的制备方法,本制备方法以液态环氧树脂A组分和固化剂B组分为载体,将石墨烯、碳纳米管和炭黑复配体系作为吸波功能助剂,将氢氧化铝、氢氧化镁和红磷复配体系作为阻燃剂,添加发泡剂及其他辅助助剂,以分组分散的方式制成A、B体系,然后混合注模发泡成型,以得到碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,
具体步骤如下:
(1)环氧树脂A、固化剂B及各功能/辅助助剂的称量:
依次称量环氧树脂A、固化剂B、吸波功能助剂、阻燃剂、发泡剂和其他辅助助剂等。
称量环氧树脂A组分,100份(质量比),本发明涉及该环氧树脂A为E-51环氧树脂、E-44环氧树脂或其他改性环氧树脂等;
称量固化剂B组分,10~50份,本发明涉及该固化剂B为多元胺和有机酸酐类,其中多元胺为脂肪族胺中的二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺或四亚乙基五胺及几种多元脂肪胺的变性物,或脂环族胺中的N-氨乙基哌嗪(N-AEP),有机酸酐类固化剂为芳香族酸酐中的邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐(TMA)、偏苯三甲酸酐的乙二醇、甘油酯或脂环族酸酐中的顺丁烯二酸酐(MA)、桐油酸酐(TOA)或烯烃基二丁酸酐等,具体固化剂B的选择,根据环氧树脂A的种类和电磁屏蔽导电胶具体应用性能和工艺要求而确定;
称量石墨烯和/或碳纳米管和/或炭黑1~10份,本发明所用石墨烯为片层石墨烯,其厚度在5~50nm范围,宽度在10~50μm范围,碳纳米管为多壁碳纳米管,其外径为10~50nm,长度为10~100μm范围,炭黑为纳米炭黑导电型,球形为主;
称量氢氧化铝10~50份,氢氧化镁10~50份,红磷0~5份;
称量发泡剂5~30份,该发泡剂为多元胺、氨基甲酸酯、偶氮化合物、叠氮化合物和氢硼化合物等;
其他辅助助剂包括固化促进剂、稀释剂、增韧剂等,其中,固化促进剂为苄基二甲胺(BDMA)、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)、二乙胺基丙胺、乙酰丙酮锌/镍/钴或辛酸锡等,其选用根据固化剂B为多元胺类还是有机酸酐类而选用,其用量0~10份;稀释剂为苄醇、苯、甲苯、醇、酮或正丁基缩水甘油醚(BGE)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等,称量5~25份;本发明所用增韧剂为环氧系增韧剂,为腰果酚环氧化合物、聚丙二醇二缩水甘油醚或亚油酸二聚体二缩水甘油酯等,称量0~30份。
(2)环氧树脂A与吸波功能助剂和稀释剂等的混合:
将(1)中称量的环氧树脂100份,稀释剂5~25份,根据环氧树脂A种类,选择添加增韧剂0~30份,吸波剂由片层石墨烯、多壁碳纳米管或炭黑单独或复配所得1~10份,混合在一起,置于树脂球磨罐,进行搅拌混合,磨球以直径Ф6mm和Φ10mm的磨珠为主,其中Ф6mm球数100~500粒,Φ10mm球20~100粒,根据容量调整数量,公转转速控制在100~500r/min,时间15~120min,得到环氧树脂A组合体系C,装入1号容器。
(3)固化剂B与阻燃剂、发泡剂和促进剂等的混合:
将(1)中称量的固化剂B 20~50份,阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁和红磷复配体系30~100份,发泡剂5~30份,置于球磨罐,进行搅拌混合,磨球以直径Ф6mm和Φ10mm的磨珠为主,其中Ф6mm球数100~400粒,Φ10mm球20~80粒,根据容量调整数量,设置公转转速100~300r/min,时间15~60min,得到固化剂B的组合体系D,装入2号容器。
(4)根据用量需要,取(2)1号容器中的C体系,10份(质量比),(3)中2号容器中的D体系,2~5份,经过搅拌混合均匀,直接使用。
(5)选择室温~150℃温度范围,使环氧树脂体系C和固化剂体系D发泡、固化复合,固化时间根据温度不同,在50~150min完成固化,即得环氧树脂基碳纳米复合电磁屏蔽导电胶。
如图2所示,实现宽频吸波特性,同时其多孔结构使得该材料具备低的导热系数0.07W/(m·K),根据吸波剂添加量的不同,其吸波性能和导热系数可以实现可控调节。
实施例一
(1)称量环氧树脂A组分,E-51,100份(按质量比,即100g),静置,待用;
(2)称量固化剂B组分,DETA,15份,静置,待用;
(3)称量稀释剂,丙酮20份,置于(1)中的环氧树脂A中,搅拌混合;
(4)称量吸波功能助剂体系,片层石墨烯3份,多壁碳纳米管1份,依次加入到(3)中加入稀释剂之后的环氧树脂A中,先初步搅拌混合;
(5)称量发泡剂,氨基甲酸酯10份;
(6)称量阻燃剂复配体系,氢氧化铝50份,氢氧化镁10份,红磷2份,加入到(2)中固化剂B中,进行初步搅拌混合;
(7)将直径Ф6mm和Φ10mm的磨珠分别300粒和20粒,置于树脂球磨罐中;
(8)将混合有(3)中稀释剂、(4)中吸波功能助剂体系的环氧树脂A混合液,转移至树脂球磨罐中,转速控制在300r/min,时间30min,进行球磨处理,得到混合体系C;
(9)将(8)中混合体系C转移灌装入1号容器;
(10)将混合有(5)中发泡剂、(6)中阻燃剂复配体系的固化剂B,转移至(7)中的树脂球磨罐中,进行球磨处理,转速300r/min,时间30min,得到混合体系D;
(11)将(10)中混合体系D转移灌装入2号容器;
(12)自(9)中1号容器中取出混合体系C10份,取出(10)中混合体系D 2份,进行均匀搅拌混合,将其注模模腔,置于80-120℃发泡、固化。
即得碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料。
实施例二
(1)称量环氧树脂A,E-44,100份(按质量比,即100g),静置,待用;
(2)称量固化剂B,TMA,40份,静置,待用;
(3)称量稀释剂,BGE 20份,置于(1)中的环氧树脂A中,搅拌混合;
(4)称量固化促进剂,DMP-30,10份,置于(2)中固化剂B中,搅拌均匀;
(5)称量吸波功能助剂体系,片层石墨烯3份,多壁碳纳米管1份,依次加入到(3)中加入稀释剂之后的环氧树脂A中,先初步搅拌混合;
(6)称量增韧剂,腰果酚环氧化合物20份,将其置于(2)固化剂B体系中;
(7)称量发泡剂氢硼化合物5份,阻燃剂复配体系,氢氧化铝50份,氢氧化镁30份,加入到(2)中固化剂B中,进行初步搅拌混合;
(8)将直径Ф6mm和Φ10mm的磨珠分别400粒和50粒,置于树脂球磨罐中;
(8)将混合有(3)中稀释剂、(5)中吸波功能助剂体系的环氧树脂A混合液,转移至树脂球磨罐中,转速控制在500r/min,时间30min,进行球磨处理,得到混合体系C;
(9)将(8)中混合体系C转移灌装入1号容器;
(10)将混合有(6)中增韧剂、(7)中发泡剂、阻燃剂复配体系的固化剂B,转移至(8)中的树脂球磨罐中,进行球磨处理,转速300r/min,时间30min,得到混合体系D;
(11)将(10)中混合体系D转移灌装入2号容器;
(12)自(9)中1号容器中取出混合体系C10份,取出(10)中混合体系D 5份,注入提前预热的模腔,置于100~130℃进行发泡、固化熟化,取模。
即得碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料。
实施例三
(1)称量改性环氧树脂A组分,4531A,100份(按质量比,即100g),静置,待用;
(2)称量固化剂B组分,4531B,25份,静置,待用;
(3)称量稀释剂,丙酮10份,置于(1)中的环氧树脂A中,搅拌混合;
(4)称量吸波功能助剂体系,片层石墨烯3份,多壁碳纳米管3份,依次加入到(3)中加入稀释剂之后的环氧树脂A中,先初步搅拌混合;
(5)称量发泡剂氨基甲酸酯10份,阻燃剂复配体系,氢氧化铝40份,氢氧化镁20份,加入到(2)中固化剂B中,进行初步搅拌混合;
(6)将直径Ф6mm和Φ10mm的磨珠分别250粒和15粒,置于树脂球磨罐中;
(7)将混合有(3)中稀释剂、(4)中发泡剂和吸波功能助剂的环氧树脂A混合液,转移至树脂球磨罐中,转速控制在200r/min,时间50min,进行球磨处理,得到混合体系C;
(8)将(7)中混合体系C转移灌装入1号容器;
(9)将混合有(6)中发泡剂、阻燃剂复配体系的固化剂B,转移至(6)中的树脂球磨罐中,进行球磨处理,转速200r/min,时间50min,得到混合体系D;
(10)将(9)中混合体系D转移灌装入2号容器;
(11)自(8)中1号容器中取出混合体系C10份,取出(9)中混合体系D 2.5份,转移至预热模腔中,置于50~100℃下,发泡、固化100min,取模。
即得碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化,各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,其特征在于,包括以下质量比的原料:环氧树脂A100份、固化剂B10~50份、吸波功能助剂1~30份、阻燃剂20~105份、发泡剂5~30份和辅助助剂5~65份。
2.根据权利要求1所述的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,其特征在于,所述阻燃剂包括以下质量比的原料:氢氧化铝10~50份、氢氧化镁10~50份、红磷0~5份。
3.根据权利要求1所述的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,其特征在于,所述辅助助剂包括以下质量比的原料:固化促进剂0~10份、稀释剂5~25份、增韧剂0~30份。
4.根据权利要求1所述的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,其特征在于:所述环氧树脂A采用E-51环氧树脂、E-44环氧树脂或其他改性环氧树脂中的任一种;所述发泡剂为多元胺、氨基甲酸酯、偶氮化合物、叠氮化合物、氢硼化合物中的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,其特征在于:所述固化剂B为多元胺和有机酸酐类,其中:
多元胺为脂肪族胺中的二亚乙基三胺、三亚乙基四胺或四亚乙基五胺及几种多元脂肪胺的变性物,或脂环族胺中的N-氨乙基哌嗪;
有机酸酐类固化剂为芳香族酸酐中的邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、偏苯三甲酸酐的乙二醇、甘油酯或脂环族酸酐中的顺丁烯二酸酐、桐油酸酐或烯烃基二丁酸酐。
6.根据权利要求1所述的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,其特征在于:所述吸波功能助剂包括石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或几种;
石墨烯为片层石墨烯,其厚度在5~50nm范围,宽度在10~50μm范围,碳纳米管为多壁碳纳米管,其外径为10~50nm,长度为10~100μm范围,炭黑为纳米炭黑导电型。
7.根据权利要求1所述的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料,其特征在于:所述辅助助剂包括固化促进剂、稀释剂、增韧剂中的一种或几种;
所述固化促进剂为苄基二甲胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、二乙胺基丙胺、乙酰丙酮锌/镍/钴或辛酸锡中的任一种,其用量为0~10份;
稀释剂为苄醇、苯、甲苯、醇、酮或正丁基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任一种,其用量为5~25份;
增韧剂为腰果酚环氧化合物、聚丙二醇二缩水甘油醚或亚油酸二聚体二缩水甘油酯中的任一种,其用量为0~30份。
8.根据权利要求1所述环氧泡沫材料的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料的制备方法,其特征在于:包括制备环氧树脂A组合体系C和固化剂B的组合体系D,将制备后的环氧树脂A组合体系C和固化剂B的组合体系D混合注模发泡成型,得到碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料;
其中,环氧树脂A组合体系C的制备方法为:称量环氧树脂100份,稀释剂5~25份,根据环氧树脂A种类,选择添加增韧剂0~30份,吸波剂由片层石墨烯、多壁碳纳米管或炭黑单独或复配所得1~10份,将环氧树脂、稀释剂、增韧剂、吸波剂混合在一起;混合之后进行球磨处理,得到环氧树脂A组合体系C;
其中,固化剂B的组合体系D的制备方法为:称量的固化剂B 20~50份,阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁和红磷复配体系30~100份,发泡剂5~30份;将固化剂B、阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁和红磷复配体系、发泡剂进行球磨处理得到固化剂B的组合体系D。
9.根据权利要求8所述的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料的制备方法,其特征在于,
环氧树脂A组合体系C的制备方法中:采用树脂球磨罐进行球磨处理,其磨球以直径Ф6mm和Φ10mm的磨珠为主,其中Ф6mm球数100~500粒,Φ10mm球20~100粒;公转转速为100~500r/min,时间15~120min;
固化剂B的组合体系D的制备方法中:采用树脂球磨罐进行球磨处理,磨球以直径Ф6mm和Φ10mm的磨珠为主,其中Ф6mm球数100~400粒,Φ10mm球20~80粒,公转转速为100~300r/min,时间15~60min。
10.根据权利要求8所述的一种碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料的制备方法,其特征在于:在50~150℃温度范围内,使环氧树脂A组合体系C和固化剂B的组合体系D发泡、固化复合,在50~150min完成固化,得到碳纳米复合吸波隔热环氧泡沫材料。
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