低密度高倍率环氧树脂微孔材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低密度高倍率环氧树脂微孔材料的制备方法，用于解决现有环氧树脂微孔材料制备方法制备的环氧树脂微孔材料膨胀倍率低，泡沫密度高的技术问题。技术方案是该方法以双酚A型环氧树脂和超支化环氧树脂为基本材料，以聚醚胺和3‑缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷反应物为改性剂，2‑乙基‑4‑甲基咪唑作为固化剂，经溶剂法混合，热压固化成型，高压釜中超临界CO2气体饱和，后续升温发泡，制备出结构均匀，具有微孔结构的低密度高发泡倍率环氧树脂微孔材料。

Preparation of Low Density and High Ratio Epoxy Resin Microporous Materials

【技术实现步骤摘要】
低密度高倍率环氧树脂微孔材料的制备方法
本专利技术涉及一种环氧树脂微孔材料制备方法，特别涉及一种低密度高倍率环氧树脂微孔材料的制备方法。
技术介绍
微孔聚合物是指泡孔尺寸0.1～10μm，泡孔密度109～1014个/cm3的发泡聚合物材料。微孔聚合物具有质轻、耐冲击、抗疲劳、隔热、降噪、环保等特点，是未来聚合物发泡材料发展的主要方向。环氧树脂具有优异的力学性能、耐热性能和工艺性能，作为胶黏剂、复合材料基体、灌封料、涂料等广泛应用。现阶段，环氧树脂泡沫材料的制备方法主要集中在化学发泡法，该方法制备的环氧树脂泡沫材料存在泡孔尺寸大，泡孔数量少和泡沫密度高的缺点，达不到低密度的标准(≤0.064g/cm3)。文献1“申请公布号是CN104530463A的中国专利”公开了一种环氧树脂基发泡材料的制备方法。该方法报道了环氧树脂以水为发泡剂，将环氧树脂、泡沫稳定剂、抗氧剂和固化剂预混物进行发泡，制备轻质环氧树脂泡沫材料。然而该方法所得泡沫的泡孔稳定性低，泡孔尺寸达不到微孔材料要求。文献2“申请公布号是CN101319085A的中国专利”公开了一种轻质高强度环氧发泡材料的制备方法。该方法采用“预反应”工艺，使环氧树脂、固化剂、发泡剂、增韧剂、表面活性剂和填料体系的固化速度和发泡速度相协调，进一步“后固化”定型制得轻质环氧泡沫材料。但泡孔尺寸大，泡孔密度较高(0.31g/cm3)。文献3“申请公布号是CN105566857A的中国专利”公开了一种轻质环氧树脂复合材料的制备方法。该专利技术采用环氧树脂、固化剂、碳系填料和发泡剂组成可发性环氧树脂混合物，再将其浸入镀金属开孔泡沫，然后发泡并固化，最终可得到导电性和电磁屏蔽性好的环氧树脂复合材料。虽泡沫密度最低达到0.2g/cm3，但无法达到低密度要求。文献4“申请公布号是CN108705829A的中国专利”公开了一种环氧泡沫夹心板的制备方法。其中芯层环氧泡沫采用A、B两组分二次发泡的方法，膨胀倍率可达到500％。但泡沫密度偏高(0.2g/cm3)。文献5“授权公告号是CN101302304B的中国专利”公开了一种环氧树脂泡沫材料的制备方法。该方法通过控制反应条件控制环氧树脂化学发泡和固化成型的协同作用，制备出膨胀倍率270％的环氧泡沫材料。但该技术所得环氧泡沫泡孔尺寸大于100μm，泡沫密度高。文献6“申请公布号是CN105086375A的中国专利”公开了一种环氧树脂微孔材料的制备方法。该方法通过超临界CO2流体发泡纯环氧树脂，通过控制发泡条件得到泡孔尺寸5.84μm，泡孔数目为1.47×109个/cm3的环氧树脂微孔材料。但该环氧树脂泡沫同样存在泡沫密度高的问题。上述报道制备环氧树脂泡沫材料的方法大多采用化学发泡法，一定程度上降低环氧材料的密度，但制备的环氧树脂泡沫材料泡孔尺寸大于100μm，泡孔数量少于106个/cm3，泡沫密度大于0.2g/cm3；采用物理发泡剂制备的环氧微孔材料尽管泡孔尺寸和泡孔密度达到微孔材料的要求，但发泡材料膨胀倍率低，泡沫密度高。
技术实现思路
为了克服现有环氧树脂微孔材料制备方法制备的环氧树脂微孔材料膨胀倍率低，泡沫密度高的不足，本专利技术提供一种低密度高倍率环氧树脂微孔材料的制备方法。该方法以双酚A型环氧树脂和超支化环氧树脂为基本材料，以聚醚胺和3-缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷反应物为改性剂，2-乙基-4-甲基咪唑作为固化剂，经溶剂法混合，热压固化成型，高压釜中超临界CO2气体饱和，后续升温发泡，制备出结构均匀，具有微孔结构的低密度高发泡倍率环氧树脂微孔材料。超支化环氧树脂具有环氧基团多、与双酚A型环氧树脂相容性好、增韧效果明显等突出优点；聚醚胺和3-缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷反应物和环氧树脂基体具有反应能力，可与环氧基、羟基、羧基等活性基团发生反应，改善环氧的交联结构。因此，超支化环氧树脂和聚醚胺和3-缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷反应物改性双酚A型环氧树脂可对该固化物的交联结构和基体粘弹性产生作用，在超临界CO2发泡阶段对气体扩散和泡孔生长提供足够的链段运动和适当的基体强度，使泡孔膨胀同时能被束缚不至于发生泡孔聚并。以超临界CO2为物理发泡剂，扩散速率快，溶解度高，成核点数目多，改性的环氧树脂基体强度适中，链段运动性好，发泡性优异，可得到泡孔均匀分布的环氧树脂微孔材料。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案：一种低密度高倍率环氧树脂微孔材料的制备方法，其特点是包括以下步骤：步骤一、将聚醚单胺和3-缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷按照质量比10:1～8:1加入到300～350g无水乙醇中，并在40～50℃磁力搅拌条件下反应10～15小时，随后将反应物溶液烘干得到黄色蜡状粘稠流体，所得样品标记为A；步骤二、将双酚A型环氧树脂，超支化环氧树脂和2-乙基-4-甲基咪唑按照质量比90:10:4.54加入二氯甲烷中，在磁力搅拌器上以500～1000转/min的转速搅拌4～6小时得到混合溶液，所得样品标记为B；步骤三、A、B两种样品按照质量比1～10:100将A样品加入到B样品中，磁力搅拌3～5小时，将混合溶液置于真空烘箱中30℃～35℃干燥得到环氧树脂粉末，所得样品标记为C；步骤四、将C样品置于热压机中，100～125℃温度条件，10～20MPa压力条件和4～8h时间条件下热压，随后自然冷却至室温，所得样品记为D；步骤五、将D样品放于高压釜中并注入CO2气体，控制釜内压力20～25MPa，保压温度40～60℃，保压时间70～100小时，随后快速卸压，所得样品标记为E；步骤六、将E样品置于硅油浴中在90～120℃条件下恒温发泡，结束后快速将E样品放入冰水中冷却定型，即得低密度高发泡倍率环氧树脂微孔材料。本专利技术的有益效果是：该方法以双酚A型环氧树脂和超支化环氧树脂为基本材料，以聚醚胺和3-缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷反应物为改性剂，2-乙基-4-甲基咪唑作为固化剂，经溶剂法混合，热压固化成型，高压釜中超临界CO2气体饱和，后续升温发泡，制备出结构均匀，具有微孔结构的低密度高发泡倍率环氧树脂微孔材料。超支化环氧树脂具有环氧基团多、与双酚A型环氧树脂相容性好、增韧效果明显等突出优点；聚醚胺和3-缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷反应物和环氧树脂基体具有反应能力，可与环氧基、羟基、羧基等活性基团发生反应，改善环氧的交联结构。因此，超支化环氧树脂和聚醚胺和3-缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷反应物改性双酚A型环氧树脂可对该固化物的交联结构和基体粘弹性产生作用，在超临界CO2发泡阶段对气体扩散和泡孔生长提供足够的链段运动和适当的基体强度，使泡孔膨胀同时能被束缚不至于发生泡孔聚并。以超临界CO2为物理发泡剂，扩散速率快，溶解度高，成核点数目多，改性的环氧树脂基体强度适中，链段运动性好，发泡性优异，可得到泡孔均匀分布的环氧树脂微孔材料。由于超支化环氧树脂和聚醚胺、3-缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷反应物的协同作用，以及体系良好的发泡性能，泡孔尺寸为0.36～1.21μm，泡孔密度3.02×1011～3.52×1012个，泡沫的整体密度最低0.042g/cm3，膨胀倍率最高为2800％，而
技术介绍
中泡孔尺寸为100μm左右，泡孔密度106个/cm3，泡沫的整体密度0.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低密度高倍率环氧树脂微孔材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将聚醚单胺和3‑缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷按照质量比10:1～8:1加入到300～350g无水乙醇中，并在40～50℃磁力搅拌条件下反应10～15小时，随后将反应物溶液烘干得到黄色蜡状粘稠流体，所得样品标记为A；步骤二、将双酚A型环氧树脂，超支化环氧树脂和2‑乙基‑4‑甲基咪唑按照质量比90:10:4.54加入二氯甲烷中，在磁力搅拌器上以500～1000转/min的转速搅拌4～6小时得到混合溶液，所得样品标记为B；步骤三、A、B两种样品按照质量比1～10:100将A样品加入到B样品中，磁力搅拌3～5小时，将混合溶液置于真空烘箱中30℃～35℃干燥得到环氧树脂粉末，所得样品标记为C；步骤四、将C样品置于热压机中，100～125℃温度条件，10～20MPa压力条件和4～8h时间条件下热压，随后自然冷却至室温，所得样品记为D；步骤五、将D样品放于高压釜中并注入CO2气体，控制釜内压力20～25MPa，保压温度40～60℃，保压时间70～100小时，随后快速卸压，所得样品标记为E；步骤六、将E样品置于硅油浴中在90～120℃条件下恒温发泡，结束后快速将E样品放入冰水中冷却定型，即得低密度高发泡倍率环氧树脂微孔材料。...

【技术特征摘要】
1.一种低密度高倍率环氧树脂微孔材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将聚醚单胺和3-缩水甘油基氧基丙基三甲基硅氧烷按照质量比10:1～8:1加入到300～350g无水乙醇中，并在40～50℃磁力搅拌条件下反应10～15小时，随后将反应物溶液烘干得到黄色蜡状粘稠流体，所得样品标记为A；步骤二、将双酚A型环氧树脂，超支化环氧树脂和2-乙基-4-甲基咪唑按照质量比90:10:4.54加入二氯甲烷中，在磁力搅拌器上以500～1000转/min的转速搅拌4～6小时得到混合溶液，所得样品标记为B；步骤三、A、B两种样品按照质量比1～10:100将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广成，樊勋，史学涛，高强，秦建彬，冯云杰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61