一种环氧树脂泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种环氧树脂泡沫及其制备方法，属于泡沫塑料技术领域，解决了现有制备方法发泡温度高、发泡后泡沫的电性能受到影响的问题。一种环氧树脂泡沫，制备原料按质量份数计包括：100份环氧树脂、5～25份固化剂和1～20份发泡剂；发泡剂分子结构中含有硅氮键和硅氢键；固化剂为多胺类室温固化剂。一种环氧树脂泡沫的制备方法，包括将制备原料混合均匀得到混合溶液，将混合溶液发泡、后固化。本发明专利技术提供的环氧树脂泡沫及其制备方法可广泛用于建筑、航空航天、船舶以及其他轻质结构材料等方面。

Epoxy resin foam and preparation method thereof

The invention relates to an epoxy resin foam and a preparation method thereof, belonging to the technical field of foam plastics, which solves the problems of high foaming temperature of existing preparation methods and the electric performance of foams after foaming. An epoxy resin foam is made up of 100 epoxy resins, 5~25 curing agents and 1~20 blowing agents according to the mass fraction. The molecular structure of the foaming agent contains silicon nitrogen bond and silicon hydrogen bond, and the curing agent is a polyamine type room temperature curing agent. The invention relates to a preparation method of epoxy resin foam, which comprises mixing raw materials evenly and obtaining mixed solution, foaming and solidifying the mixed solution. The epoxy resin foam provided by the invention and its preparation method can be widely used in building, aerospace, shipbuilding and other light structural materials.

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂泡沫及其制备方法
本专利技术涉及泡沫塑料
，尤其涉及一种环氧树脂泡沫及其制备方法。
技术介绍
泡沫塑料因其具有质轻、阻燃、隔热、隔音、热导率低、比强度高且能吸收冲击载荷等优点广泛用于建筑、航空航天、船舶以及其他轻质结构材料等方面。环氧树脂泡沫塑料有其独特的优点：耐热性好，长期使用温度可达到200℃，粘结性能好，具有化学惰性等，这些优点决定了其在航空航天领域有着极为重要的应用。目前环氧树脂泡沫的制备方法包括物理发泡法和化学发泡法，物理发泡法主要采用低沸点溶剂，利用环氧树脂的固化热使低沸点液体增发释放气体而发泡，但低沸点溶剂存在环境污染大的特点；化学发泡法主要是加入偶氮类有机化合物，如偶氮二甲酰胺、2,2-偶氮二异丁腈、重氮胺基苯等，利用其分解产生的气体进行发泡，但发泡温度均大于70℃；近年来采用加入铝粉和氢氧化钠为发泡剂，利用二者室温反应产生氢气达到发泡的效果，但铝粉和氢氧化钠反应产生的偏铝酸钠会影响泡沫的电性能。因此需要发展新的低温制备环氧树脂泡沫的方法。现有的环氧树脂泡沫的制备方法存在发泡温度高、发泡后泡沫的电性能受到影响的问题。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种环氧树脂泡沫及其制备方法，用以解决现有制备方法发泡温度高、发泡后泡沫的电性能受到影响的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种环氧树脂泡沫，制备原料按质量份数计包括：100份环氧树脂、5～25份固化剂和1～20份发泡剂；发泡剂的分子结构中含有硅氮键和硅氢键；固化剂为多胺类室温固化剂。本专利技术的环氧树脂泡沫的有益效果如下：本专利技术提供的环氧树脂泡沫的制备原料在发泡过程中不会产生影响泡沫电性能的物质，因此，本专利技术的环氧树脂泡沫不仅具有传统的环氧树脂泡沫所具有的耐热性好、长期使用温度可达到200℃、粘结性能好、具有化学惰性等优点，而且具有良好的电性能。在上述方案的基础上，本专利技术还做了如下改进：进一步，制备原料按质量份数计还包括：0～25份稀释剂，1～10份表面活性剂，0～5份纳米填料和/或短切纤维。为了降低固化体系粘度，增加流动性，延长使用寿命，便于大面积施工，本专利技术的环氧树脂泡沫中加入了稀释剂，在改善了操作性的同时，又不影响固化物的基本性能。由于纳米填料或短切纤维粒径小，表面能较大，所以纳米填料或短切纤维易于在环氧树脂中聚集。为了使纳米填料或短切纤维更好地分散于环氧树脂中，本专利技术的环氧树脂泡沫的制备原料还包括表面活性剂。由于环氧树脂作为结构型材料存在脆性大的缺点，所以为了增加环氧树脂的韧性，本专利技术在环氧树脂中填加纳米填料或短切纤维。进一步，按质量份数计，固化剂为8～15份，发泡剂为2～10份，稀释剂为5～15份，表面活性剂为1～5份。为了进一步提升环氧树脂泡沫的综合性能，制备原料中选择固化剂为8～15份，发泡剂为2～10份，稀释剂为5～15份，表面活性剂为1～5份。进一步，纳米填料为如下组分的一种或几种：ⅢA、ⅣA主族、B族以及镧系金属的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物和硅化物，石墨烯，碳纳米管；短切纤维包括碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、氧化铝纤维、二氧化硅纤维、莫来石纤维、氧化锆纤维、涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE纤维)、聚对苯撑苯并双噁唑纤维(PBO纤维)、聚对苯并咪唑纤维(PBI纤维)、聚苯撑吡啶并二咪唑纤维(M5纤维)或聚酰亚胺纤维(PI纤维)中的一种或几种；纳米填料的粒径为1～500纳米；短切纤维的长度为1～5毫米。因为上述纳米填料和短切纤维对提高泡沫的强度和耐热性能效果显著，所以本专利技术选择上述纳米填料和短切纤维作为填料。考虑到当纳米填料的粒径小于1纳米时，纳米填料易于在环氧树脂中聚集；当纳米填料的粒径大于500纳米时，不利于纳米填料在环氧树脂中的分散，所以本专利技术的环氧树脂泡沫控制纳米填料的粒径为1～500纳米。值得注意的是，本专利技术中短切纤维起到增强和增韧的作用，短切纤维的长度需合适，太长不易分散均匀，太短起不到效果)。因此，本专利技术选择短切纤维长度为1～5毫米。进一步，发泡剂为硅氮烷、硼硅氮烷、铝硅氮烷、碳硅氮烷、硅氧氮烷、硅氮烷聚合物、硼硅氮烷聚合物、铝硅氮烷聚合物、碳硅氮烷聚合物和硅氧氮烷聚合物中的一种或几种的混合物。上述聚合物分为低聚物和高聚物，低聚物的分子结构中具有2～10个硅原子；高聚物的分子结构中含有10个以上硅原子。本专利技术所选用的硅氮烷聚合物具有通式A：硼硅氮烷聚合物和铝硅氮烷聚合物具有通式B；通式B中，M为硼或铝；R4和R4′相同或不同，R4和R4′代表氢或直链烷基、烯基，分支经取代或未取代的烷基或烯基，优选分支未经取代的烷基或烯基，或者，R4和R4′具有下述结构：s为1-50的整数，优选1-10的整数。硅氧氮烷聚合物具有通式C：通式C中，R5和R5′相同或不同，R5和R5′代表氢，直链烷基、烯基、芳基、芳基烷基或烯基芳基，分支经取代或未取代的烷基、烯基、芳基、芳基烷基或烯基芳基，优选分支未经取代的烷基、烯基、芳基、芳基烷基或烯基芳基。s为1～100的整数，优选1～20的整数。碳硅氮烷聚合物具有通式D：通式D中，q为0～2000的整数，优选5～25的整数。o为1～1000的整数，优选5～30的整数。R6代表具有1至10个碳原子的亚烷基，优选为亚乙基。通式A～D中，R1、R1′、R3和R3′四个取代基中其中至少一个必须为氢；R1和R1′相同或不同，R1和R1′代表氢，直链烷基、烯基、芳基、芳基烷基或烯基芳基，分支经取代或未取代的烷基、烯基、芳基、芳基烷基或烯基芳基，优选分支未经取代的烷基、烯基、芳基、芳基烷基或烯基芳基。R3和R3′相同或不同，R3和R3′代表氢，直链烷基、烯基、芳基、芳基烷基或烯基芳基，分支经取代或未取代的烷基、烯基、芳基、芳基烷基或烯基芳基，优选分支未经取代的烷基、烯基、芳基、芳基烷基或烯基芳基。R2和R2′代表氢、具有优选1至4个碳原子的烷基或苯基，优选氢。R0和R0′相同或不同，并且可以具有与R1和R1′相同的定义，其中R0′还可以是连接三个不同有机基的硅单元，如Si(R0)(R3)(R3′)。通式A～C中，m和n相互独立地代表0～2000的整数，m和n不同时为0，优选5～25。结构式中方括号内单元的数目在表达具体的某种发泡剂时也可以用各单元占总单元数的比例来表示如m/(m+n)和n/(m+n)。通式A～D中，m、n、s、p、o和q均代表聚合物结构单元的数目。进一步，多胺类室温固化剂包括脂肪族多胺固化剂、脂环族多胺固化剂和聚酰胺固化剂中的一种或几种的混合物。本专利技术选择多胺类固化剂，一方面，是因为多胺能够与分子结构中同时含有硅氮键和硅氢键的发泡剂反应产生能够使环氧树脂发泡的氢气；另一方面，是因为多胺能够引发环氧树脂和稀释剂的环氧开环，产生能够使环氧树脂发泡的氨气。进一步，环氧树脂为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、线型脂肪族类环氧树脂和脂环族类环氧树脂中的一种或几种的混合物。聚酰胺固化剂主要为低分子聚酰胺固化剂。进一步，稀释剂的分子链中含有环氧基团，稀释剂为HK-66(亚烷基缩水甘油醚)、501(丁基缩水甘油醚)、622(1,4-丁二醇二缩水甘油醚)、669(乙二醇二缩水甘油醚)、690(苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧树脂泡沫，其特征在于，所述环氧树脂泡沫的制备原料按质量份数计包括：100份环氧树脂、5～25份固化剂和1～20份发泡剂；所述发泡剂的分子结构中含有硅氮键和硅氢键；所述固化剂为多胺类室温固化剂。

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂泡沫，其特征在于，所述环氧树脂泡沫的制备原料按质量份数计包括：100份环氧树脂、5～25份固化剂和1～20份发泡剂；所述发泡剂的分子结构中含有硅氮键和硅氢键；所述固化剂为多胺类室温固化剂。2.根据权利要求1所述的环氧树脂泡沫，其特征在于，所述制备原料按质量份数计还包括：0～25份稀释剂，1～10份表面活性剂，0～5份纳米填料和/或短切纤维。3.根据权利要求2所述的环氧树脂泡沫，其特征在于，按质量份数计，所述固化剂为8～15份，所述发泡剂为2～10份，所述稀释剂为5～15份，所述表面活性剂为1～5份。4.根据权利要求4所述的环氧树脂泡沫，其特征在于，所述纳米填料为如下组分的一种或几种：ⅢA、ⅣA主族、B族以及镧系金属的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物和硅化物，石墨烯，碳纳米管；所述短切纤维包括碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、氧化铝纤维、二氧化硅纤维、莫来石纤维、氧化锆纤维、涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、聚对苯并咪唑纤维、聚苯撑吡啶并二咪唑纤维或聚酰亚胺纤维中的一种或几种；所述纳米填料的粒径为1～500纳米，所述短切纤维的长度为1～5毫米。5.根据权利要求1所述的环氧树脂泡沫，其特征在于，所述发泡剂为硅氮烷、硼硅氮烷、铝硅氮烷、碳硅氮烷、硅氧氮烷、硅氮烷聚合物、硼硅氮烷聚合物、铝硅氮烷聚合物、碳硅氮烷聚合物和硅氧氮烷聚合物中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗永明，徐彩虹，李永明，张宗波，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11