一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体及其制备方法，属于新材料制备领域，以环氧树脂、热塑性高分子树脂、潜伏性固化促进剂、中空玻璃微珠、潜伏性固化剂及其他增强材料为原料，经配料、捏合、挤出条带、热碾压等工序连续法制得玻璃微珠泡沫复合材料预制体，该预制体具有密度稳定，性能可靠，组织均匀，可一体化成型，可有效避免相分离导致的材料失效等优势，解决了现有技术中由于基体与增强材料密度差较大，造成制备泡沫复合材料时易发生宏观相分离，组织结构不均匀，进而导致玻璃微珠泡沫复合材料失效问题，工艺简单可靠性高，边料还可收集后重复利用，避免浪费，成本投入小，提供了一种全新的泡沫复合材料应用思路。供了一种全新的泡沫复合材料应用思路。供了一种全新的泡沫复合材料应用思路。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体及其制备方法


[0001]本专利技术属于新材料制备
，涉及一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体及其制备方法。

技术介绍

[0002]玻璃微珠泡沫复合材料，一般是指以树脂为基体，添加空心玻璃微珠或其它材料，经捏合、成型及固化等工艺所制备的轻质复合材料。这种材料密度低、压缩性能优越、比模高、耐候性好、吸水率低，广泛应用于深潜用浮力材料方面。
[0003]另外，玻璃微珠泡沫复合材料还在夹芯材料方面取得持续的应用增长。相比常规的泡沫及蜂窝芯材，微珠泡沫复合材料表现出优异的压缩性能。根据相关文献数据，以抵抗10％变形的强度计，常规泡沫材料不足1MPa，蜂窝材料仅3.5MPa且只能一维受压，而微珠复合泡沫材料可以达到10～100MPa。微珠复合泡沫材料具有一定的整体机械强度，可进行钻、铣、削等形式的机加工。另外，微珠复合泡沫材料可设计性极强，可以通过控制微珠的含量、选择合适尺寸及分布的微珠种类、选择合适的树脂种类等手段来制备满足一定密度、压缩强度、隔热性能、耐热性能及介电性能的泡沫材料。
[0004]现有技术中，微珠泡沫复合材料主要有两种使用方式：其一是现场施工法：将空心微珠、环氧树脂、固化剂及其他添加剂配制成浆料，注入到腔体中完成固化。二是后加工法：直接制备成泡沫复合材料块体或板材，使用时按所需要的尺寸或形状进行机加工。两种方式在工艺上各有优劣，第(1)种方式可以随使用要求与蒙皮等一体化成型，不需要粘接材料，不需额外加工，但由于材料是非标准化生产，稳定性较差，密度不完全可控；第(2)种方式材料性能较为稳定，密度可控程度高于第(1)种方式，但制备工艺控制难度较大，并需要上机床按所需尺寸加工，边料浪费较大，用于芯材时还需要加填充剂或粘接材料，并通过加热等方式进行固化。
[0005]但是，由于玻璃微珠等中空材料真密度要远低于树脂基体，在进行固化时，树脂粘度变低，微珠上浮，发生宏观的相分离，导致玻璃微珠泡沫复合材料失效，进而影响玻璃微珠泡沫复合材料的应用。前文所述两种方式，制备泡沫复合材料时，存在泡沫复合材料都存在易发生分相，导致组织不均匀的共性问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术中由于基体与增强材料密度差较大造成制备泡沫复合材料时易发生宏观相分离，组织结构不均匀进而导致玻璃微珠泡沫复合材料失效问题，提供一种全新的玻璃微珠泡沫复合材料预制体材料及其制备方法。该预制体密度稳定、性能可靠、树脂体系呈未固化或半固化阶段并可随模具或蒙皮一体化成型，可以很容易地按照设计所需形状或尺寸进行弯折、裁切、拼接或铺贴，随型进行一体化固化成型，操作方便，工艺简单，为泡沫复合材料的使用提供了一个全新思路，是目前新材料制备
的先进性技术。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]本专利技术提供一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体，按质量份数计包括以下原料组分：环氧树脂1份、热塑性高分子树脂0.005～0.02份、潜伏性固化促进剂0.005～0.02份、中空玻璃微珠0.8～1.3份和潜伏性固化剂。
[0009]优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、邻甲酚醛型环氧树脂和多官能团环氧树脂中的一种或多种。
[0010]优选地，所述热塑性高分子树脂选自聚苯醚、聚醚砜、聚醚酮和聚芳醚腈中的一种或多种。
[0011]优选地，所述潜伏性固化剂为双氰胺、二氨基二苯基砜和己二酸二酰肼中的一种或多种。
[0012]优选地，所述潜伏性固化促进剂为咪唑类衍生物、咪唑盐络合物或取代脲类化合物。
[0013]一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体制备方法，利用上述的原料组分，包括以下步骤：
[0014]S1：将潜伏性固化剂和潜伏性固化促进剂混合，形成混合料；
[0015]S2：将环氧树脂预热，熔化；
[0016]S3：将熔化后的环氧树脂中加入热塑性高分子树脂，搅拌至溶解，并降温，形成混合液；
[0017]S4：将S1中得到的混合料加入S3中得到的混合液中，搅拌均匀，得到混合树脂体系；
[0018]S5：将混合树脂体系进行密度测定，并加入中空玻璃微珠及其他填料进行捏合、挤出、热碾压和收卷，得到玻璃微珠泡沫复合材料预制体。
[0019]优选地，S2中环氧树脂预热的温度为60～140℃。
[0020]优选地，S3中搅拌速度为50～200rpm，降温后温度为40～70℃。
[0021]优选地，S5的具体操作为：
[0022]将混合树脂体系进行密度测定，升温至40～60℃，开启搅拌，转速控制30～90rpm，分批加入中空玻璃微珠和填料，待最后一批加完后，继续捏合30～60min，得到预混料；
[0023]挤出机温度设定为40～60℃，然后将预混料装入到挤出机中，模头温度设定为35～55℃，挤出预成型料；
[0024]将预成型料进行第一次热碾压，排除物料中的气泡，所述第一次热碾压，碾压辊表面覆聚四氟乙烯涂层，碾压辊温度设定为30～50℃，辊间距设定为目标厚度的1.05～1.15倍；
[0025]将经第一次热碾压后的预成型料进行第二次热碾压，碾压辊温度25～45℃，辊间距设定为目标厚度的0.98～1.00倍；
[0026]将二次碾压后的预成型料覆隔离膜，进行收卷，得到玻璃微珠泡沫复合材料预制体。
[0027]优选地，所述填料为氧化铝粉、二氧化硅微粉和短切玻璃纤维中的一种或多种。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术提供一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体。该预制体以环氧树脂、热塑性高
分子树脂、潜伏性固化剂、潜伏性固化促进剂和中空玻璃微珠(以下简称为HGM)制备而成，原料来源广，成本低，经测试该玻璃微珠泡沫复合材料预制体密度可在0.3～0.6g/cm3范围内灵活控制，厚度可依照实际要求变更工艺条件进行调整，一般为0.5～2mm。预制体所使用的树脂选用了潜伏性固化剂及潜伏型固化促进剂，储存稳定性好，室温下储存期>120天，0～5℃储存期>240天，使用时达到一定温度后固化剂及固化促进剂释放反应基团，固化活性高，满足140℃温度以下固化的条件。密度稳定，性能可靠，组织均匀，可一体化成型，可有效避免相分离导致的材料失效问题，浪费少，适宜规模化应用。
[0030]本专利技术提供的一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体制备方法，该方法通过将树脂、中空玻璃微珠及其他增强材料为原料，经配料、捏合、挤出条带、碾压等工序连续法制得，工艺可控程度高，适宜工程化推广，所制备的玻璃微珠泡沫复合材料预制体的树脂基体仍处于未固化阶段或半固化阶段，尚未形成交联的网络结构，可以很容易地按照所需形状或尺寸进行弯折、裁切、拼接或铺贴，随型进行一体化固化成型，操作方便，工艺简单。同时，可有效避免直接灌注引起局部缺料灌注不均匀的问题，密度稳定控制，固化时收缩极小，固化过程树脂粘度大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体，其特征在于，按质量份数计包括以下原料组分：环氧树脂1份、热塑性高分子树脂0.005～0.02份、潜伏性固化促进剂0.005～0.02份、中空玻璃微珠0.8～1.3份和潜伏性固化剂。2.根据权利要求1所述的玻璃微珠泡沫复合材料预制体，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、邻甲酚醛型环氧树脂和多官能团环氧树脂中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的玻璃微珠泡沫复合材料预制体，其特征在于，所述热塑性高分子树脂选自聚苯醚、聚醚砜、聚醚酮和聚芳醚腈中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的玻璃微珠泡沫复合材料预制体，其特征在于，所述潜伏性固化剂为双氰胺、二氨基二苯基砜和己二酸二酰肼中的一种或多种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的玻璃微珠泡沫复合材料预制体，其特征在于，所述潜伏性固化促进剂为咪唑类衍生物、咪唑盐络合物或取代脲类化合物。6.一种玻璃微珠泡沫复合材料预制体制备方法，其特征在于，利用权利要求1
‑
5任一项所述的原料组分，包括以下步骤：S1：将潜伏性固化剂和潜伏性固化促进剂混合，形成混合料；S2：将环氧树脂预热，熔化；S3：将熔化后的环氧树脂中加入热塑性高分子树脂，搅拌至溶解，并降温，形成混合液；S4：将S1中得到的混合料加入S3中得到的混合液中，搅拌均匀，得到混合树脂体系；S5：将混合树脂体系进行密度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世强，赵宗严，江汛，张鸿翔，夏天，殷武雄，
申请(专利权)人：陕西天策新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：