一种环氧泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环氧泡沫及其制备方法，涉及复合材料技术领域。本发明专利技术环氧泡沫包括环氧树脂、固化剂、异氰酸酯、有机锡化合物、水、气相二氧化硅、短切玻璃纤维；以100重量份的环氧树脂为基准，包括固化剂0.5‑10重量份、异氰酸酯250‑350重量份、水0.5‑3份、气相二氧化硅0‑10份、有机锡化合物0.25‑3.5重量份、短切玻璃纤维0‑75份。本发明专利技术提供的环氧泡沫具有良好的耐热性和高温力学性能，且本发明专利技术环氧泡沫生产原材料易得、成本低。

Epoxy foam and preparation method thereof

The invention discloses an epoxy foam and a preparation method thereof, relating to the technical field of composite materials. The epoxy foam comprises epoxy resin, curing agent, isocyanate, organotin compound, water, gas phase silicon dioxide and short cut glass fiber. 100 weight epoxy resin is used as the benchmark, including curing agent 0.5, 10 weight, isocyanate 250, 350, weight, water 0.5, 3, gas-phase silicon dioxide 0, 10, organotin compound 0.25, 3.5, weight and chopped glass fiber. Dimension 0 \u2011 75. The epoxy foam provided by the invention has good heat resistance and high temperature mechanical properties, and the epoxy foam produced by the invention has the advantages of easy production and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种环氧泡沫及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，特别是涉及一种环氧泡沫及一种环氧泡沫的制备方法。
技术介绍
高性能泡沫芯材在航空航天等领域获得了广泛应用，主要用于产品的减重。目前获得应用的芯材品种主要由聚氨酯泡沫和聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫。聚氨酯泡沫是比较早期用于航空航天领域的轻质芯材，具有良好的室温力学性能和低成本特点，但该类泡沫的耐温性较差，温度高于70℃后留力学性大幅度下降，温度高于130℃后基本丧失承载能力，在长期使用温度高于70℃的场合限制了其应用。PMI泡沫是目前广泛用于航空航天领域的的高性能泡沫芯材，其具有力学性能好，耐温性好，通过适当的后处理玻璃化转变温度可高达250℃，但PMI泡沫采用的是固体发泡的方式，使用过程中需先将其制备成板材，然后采用机械加工或者热成型的方式得到所需的形状，无法直接发泡成所需的形状，机械加工成本高，加上PMI泡沫原材料也很昂贵，高昂的原材料成本和使用成本限制了其应用领域的扩大，以及在低成本领域的推广。因此，兼具良好力学性能、高耐热性能、具有良好发泡工艺性能和低成本特点的泡沫芯材，将具有良好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种发泡工艺性和成本与聚氨酯泡沫相当，耐热性能和高温力学性与PMI泡沫相当的环氧泡沫及其制备方法，该环氧泡沫克服了聚氨酯泡沫耐温性不够的缺点，以及PMI泡沫的高成本、无法直接发泡成型的不足。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种环氧泡沫，包括环氧树脂、固化剂、异氰酸酯、有机锡化合物、水、气相二氧化硅、短切玻璃纤维；其中，以100重量份的环氧树脂为基准，各原料的含量各自为：固化剂0.5-10重量份、异氰酸酯250-350重量份、水0.5-3份、气相二氧化硅0-10份、有机锡化合物0.25-3.5重量份、短切玻璃纤维0-75份。进一步地，所述有机锡化合物与异氰酸酯的用量比为(0.1-1):100，所述短切玻璃纤维与异氰酸酯的用量比为(0-20):100，所述气相二氧化硅与环氧树脂的用量比为(0-10)：100。进一步地，所述环氧树脂在室温下粘度为20000mPa.s以下，以确保其在发泡过程中易于与其它组分混合均匀。进一步地，所述固化剂为含有活泼氢的有机物，其在室温下发可与环氧树脂和异氰酸酯发生反应。进一步地，所述固化剂选自脂肪胺类化合物和咪唑类化合物中的一种或多种，固化剂用量越大，气泡时间越短，泡沫表干时间也越短；优选地，所述咪唑类化合物的重量份数为1-2重量份，脂肪胺类化合物的重量份数为3-8重量份。进一步地，所述异氰酸酯为多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)和/或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；优选地，异氰酸酯的重量份数为280～320重量份，多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)用量越大，泡沫的密度越大，耐热性也越好。进一步地，所述有机锡化合物为双正丁基氧化锡、双正丁基氧化锡、二月桂酸二丁基锡的一种或者几种的混合物；有机锡化合物添加量越大，泡沫在低于180℃固化后的耐热性越好，优选地，所述有机锡化合物与异氰酸酯的用量比为(0.3-0.8):100。进一步地，水可为自来水或者蒸馏水，水的添加量根据泡沫的密度决定，水的添加量越大，泡沫的密度越小，优选地，所述水的重量份数为0.5-3重量份。进一步地，气相二氧化硅添加量与泡沫基体的密度有关，泡沫的基体的密度越大，可添加的气相二氧化硅的量也越大，气相二氧化硅主要为提高环氧泡沫的力学性能而添加，优选地，所述气相二氧化硅与环氧树脂的用量比为(3-5):100。进一步地，所述短切玻璃纤维的长度为2-5mm，包括E玻璃纤维、S玻璃纤维、石英玻璃纤维，短切玻璃纤维的添加量与泡沫基体的密度有关，泡沫的基体的密度越大，可添加短切玻璃纤维的量也越大；优选地，所述有机锡化合物与异氰酸酯的用量比为(0.3-0.8):100。一种环氧泡沫的制备方法，包括：步骤1、按配方称取上述各原料，并将环氧树脂、有机锡化合物、水和固化剂转移至搅拌机搅拌均匀，再用三辊研磨机研磨两遍，然后真空脱泡得到混合物A；步骤2、向混合物A中加入气相二氧化硅，用搅拌机搅拌至无干粉后用三辊研磨机研磨三遍，研磨过程中需控制研磨辊间距为0.5～1mm，避免气相二氧化硅破损，真空脱泡得到混合物B；步骤3、向异氰酸酯中按比例加入短切玻璃纤维，用高速剪切分散机将玻璃纤维分散均匀，真空脱泡得到混合物C；步骤4、将所得混合物B和混合物C用搅拌机搅拌均匀，搅拌机转速保持在1500r/min以上，搅拌时间为10-15s，必须在起泡前停止搅拌，将所得混合料导入模具中，自然状态发泡得到未固化的环氧泡沫A；步骤5、待室温下环氧泡沫表面变硬后，从40℃开始，以每10℃为一温度梯度、每个温度下保温1h，直到180℃保温1h结束，在烘箱中使环氧泡沫充分固化，得到固化后的环氧泡沫产品。进一步地，若环氧泡沫的长期使用温度大于150℃，其所述步骤5还包括在180℃保温2h并在215℃保温2h后进行固化处理以获得最佳性能。进一步地，所述环氧泡沫如果需要在发泡的同时具备产品形状，则需将发泡料倒入闭合的发泡模中。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的环氧泡沫具有明显高于聚氨酯泡沫的耐热性，玻璃化转变温度高达250℃，长期使用温度超过180℃，克服了聚氨酯泡沫130℃以上坍塌和收缩的缺点；2、本专利技术的环氧泡沫具有优异的高温力学性能，130℃以上压缩强度超过1MPa，可用于耐高温的泡沫夹层复合材料领域，客服了聚氨酯泡沫高温力学性能较差的缺点；3、本专利技术的环氧泡沫具有液体发泡填充特性，可依靠模具直接在发泡的过程中成型出产品所需的泡沫形状，克服了PMI泡沫只能采用机械加工或者热成型出产品所需形状，导致制造成本高的缺点；4、本专利技术的环氧泡沫原材料易得、价格低、生产周期短、适于大规模生产，克服了PMI泡沫原材料稀缺、价格高、生产工序复杂、生产周期长、泡沫尺寸和生产规模受限制的缺点；5、本专利技术的环氧泡沫具有生产工艺灵活，即可采用块状泡沫机械加工成型、也可直接采用模具成型，同时，泡沫的固化工艺科根据使用环境选用合适的固化参数。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。具体实施方式实施例1密度为70kg/m3泡沫配方:1kg环氧树脂E-51,30g三乙烯四胺固化剂,2.8kg异氰酸酯PAPI,8.4g二月桂酸二丁基锡,30g水,30g气相二氧化硅,3mm短切玻璃纤维140g。制备工艺：第一步：称取1kg环氧树脂、加入8.4g二月桂酸二丁基锡、30g水和30g三乙烯四胺固化剂，先用搅拌机搅拌均匀，再用三辊研磨机研磨两遍，然后真空脱泡得到混合物A。第二步：向混合物A中加入30g气相二氧化硅，用搅拌机搅拌至无干粉后用三辊研磨机研磨三遍，研磨过程中需控制研磨辊间距0.5～1mm，避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧泡沫，其特征在于：包括环氧树脂、固化剂、异氰酸酯、有机锡化合物、水、气相二氧化硅、短切玻璃纤维；/n其中，以100重量份的环氧树脂为基准，各原料的含量各自为：固化剂0.5-10重量份、异氰酸酯250-350重量份、水0.5-3份、气相二氧化硅0-10份、有机锡化合物0.25-3.5重量份、短切玻璃纤维0-75份。/n

【技术特征摘要】
1.一种环氧泡沫，其特征在于：包括环氧树脂、固化剂、异氰酸酯、有机锡化合物、水、气相二氧化硅、短切玻璃纤维；
其中，以100重量份的环氧树脂为基准，各原料的含量各自为：固化剂0.5-10重量份、异氰酸酯250-350重量份、水0.5-3份、气相二氧化硅0-10份、有机锡化合物0.25-3.5重量份、短切玻璃纤维0-75份。


2.根据权利要求1所述的一种环氧泡沫，其特征在于，所述有机锡化合物与异氰酸酯的用量比为(0.1-1):100，所述短切玻璃纤维与异氰酸酯的用量比为(0-20):100，所述气相二氧化硅与环氧树脂的用量比为(0-10)：100。


3.根据权利要求1所述的一种环氧泡沫，其特征在于，所述环氧树脂在室温下粘度为20000mPa.s以下。


4.根据权利要求1所述的一种环氧泡沫，其特征在于，所述固化剂为含有活泼氢的有机物。


5.根据权利要求4所述的一种环氧泡沫，其特征在于，所述固化剂选自脂肪胺类化合物和咪唑类化合物中的一种或多种；所述咪唑类化合物的重量份数为1-2重量份。


6.根据权利要求1所述的一种环氧泡沫，其特征在于，所述异氰酸酯为多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)和/或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。


7.根据权利要求1所述的一种环氧泡沫，其特征在于，所述有机锡化合物为双正丁基氧化锡...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏刚锋，夏建军，夏冰晖，
申请(专利权)人：安徽璜峪电磁技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34