专利名称：环氧树脂基发泡材料的制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种环氧树脂基发泡材料 的制备方法。
背景技术：
环氧泡沬因其表观密度低、'质轻且结构坚韧等特点，而具有较传统聚 氨酯及聚苯乙烯泡沬塑料更为优异的力学性能、电气性能、耐水性及耐化 学腐蚀性及较高的热稳定性等，在汽车、航空航天、生物、电子、海洋制 品、涂料、医药等行业具有广阔的应用前景，从而引起了人们的关注。然 而，由于结构致密、泡孔致密且具有一定机械强度的环氧树脂基发泡材料 要求发泡和固化过程的协同效应，即发泡和固化过程的同步进行，从而极 大增加了其发泡材料合成制备的难度。迄今，仅有极少的科学家们致力于 环氧树脂基发泡材料的的制备及其性能研究。目前可用于制备环氧树脂基
发泡材料的方法有物理法、机械法和发泡法。然而，上述三种反应方法 不同程度都存在操作复杂、搅拌不均、成本高.产生有毒气体、产物形貌 难以控制等问题，难以规模化生产。至今为止，国内尚未见到有关环氧树 脂基发泡材料的发泡和固化协同过程的研究报道。因此开发一种设计新颖、 技术先进、方便简单、成本低廉、泡密质均、发泡倍率高、反应条件温和、 能规模生产环氧树脂基发泡材料的方法具有重要意义。
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本发明的目的在于提供一种成本低廉、反应条件温和、能规模化生产 环氧树脂基发泡材料的制备方法。
本发明提出的环氧树脂基发泡材料的制备方法，包括下列步骤 一种环氧树脂基发泡材料的制备方法，包括下列步骤
a. 按照质量比100: (0.2~5): ( 0. 2 ~ 3 )的比例分别称取环氧树脂、 发泡剂、泡沬稳定剂在600 ~ 1000转/分钟高速搅拌下混合均匀，其中所述 环氧树脂选自双酚A型环氧树脂中的 一种，所述发泡剂选自偶氮类化合物中 的一种，所述泡沬稳定剂选自吐温类表面活性剂中的一种；
b. 将步骤a得到的混合物置于20 ~ IOO'C烘箱中预热15分钟~ 1小时, 然后取出冷至20~40°C;
c. 向步骤b制得的的混合物中加入质量分数为环氧树脂的10%~25% 的固化剂在600 ~ 1000转/分钟高速搅拌直至混合均匀，其中所述固化剂选 自环氧树脂低温固化剂中的 一 种；
d. 将步骤c得到的混合物置于不锈钢模具中在20 ~ IOO'C加热0. 5 ~ 2 小时，然后冷至室温后取出即获得最终产品环氧树脂基发泡材料。
步骤a在混合环氧树脂、发泡剂、泡沬稳定剂时进一步加入助剂，环 氧树脂与助剂的质量比为100: ( x ~70)，所述助剂为粉末状填充材料。
发明的有益结果如下本发明从原理上讲是一种通过控制环氧树脂发 泡和固化的协同过程，于中、低温下制备环氧树脂基发泡材料的方法，属 于化学法发泡。化学发泡法是一种有效的塑料发泡方法，其原理是在发泡过 程中伴随着化学反应产生气体而发泡。该方法与机械法和物理法等其它发 泡方法的主要区别在于温度。为在中、低温的制备条件下获得结构均勾、 泡孔致密、具有一定机械强度的泡沬材料，可釆用化学发泡的两步法，该 法可分为预发泡和发泡固化成型两个过程。预发泡过程中，发泡剂加入到 液体混合物中，化学反应产生气体而形成气-液溶液，随气体量的增加， 气体逸出使得树脂体系中形成大量的气泡核进而膨胀成泡沫体；发泡固化 成型过程中，发泡过程使得泡沬进一步长大形成分布均匀的气泡核和过饱
和气体；同时固化剂所导致的縮聚反应使得反应体系的粘弹性逐渐升高，
流动性逐渐下降，最后反应完成，达到固化成型，最终形成稳定的孔状结 构。本发明通过控制环氧树脂的化学发泡和固化成型的协同过程，选择环 氧树脂、发泡剂与固化剂反应，通过预发泡和引入泡沬稳定剂控制其化学 发泡和固化成型的协同过程，制备环氧树脂基发泡材料。在该反应体系中，可以通过改变环氧树脂的环氧值，发泡剂、泡沬稳定剂和固化剂的种类和 加入量、加入顺序、反应温度和反应时间等来控制材料的发泡倍率和强度 等。具体而言'. 一、本发明通过控制生产工艺使得环氧发泡和固化成型过 程协同进行，即环氧树脂发泡体系中产生大量具有泡沬体结构的泡沫体的
同时，通过固化成型固定泡沫体，得到硬泡制品；二、本发明可制备发泡 倍率高达2.7的、不同强度的环氧树脂基发泡材料；三、本发明制备的产物 具有良好的力学性能、电气性能、耐水性及耐化学腐蚀性及较高的热稳定 性等；四、本发明原料易得，操作简单，仪器设备简便，发泡倍率高，强 度易控，处理方便，易于工业化，为泡沬塑料的控制制备提供了新的途径。
图l为实施例l的泡层剖面图。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细描述， 一种环氧树脂基发
泡材料的制备方法，包括下列步骤
a. 按照质量比100: (0.2~5): ( 0. 2 ~ 3 )的比例分别称取环氧树脂、 发泡剂、泡沬稳定剂在600 ~ 1000转/分钟髙速搅拌下混合均匀，其中所述 环氧树脂选自双酚A型环氧树脂中的 一种，所述发泡剂选自偶氮类化合物中 的一种，所述泡沬稳定剂选自吐温类表面活性剂中的一种；
b. 将步骤a得到的混合物置于20 ~ IO(TC烘箱中预热15分钟~ 1小时， 然后取出冷至20 40'C;
c. 向步骤b制得的的混合物中加入质量分数为环氧树脂的10%~25% 的固化剂在600 ~ 1000转/分钟高速搅拌直至混合均匀，其中所述固化剂选
自环氧树脂低温固化剂中的 一种；
d. 将步骤c得到的混合物置于不锈钢模具中在20~ IOO'C加热0. 5 ~ 2
小时，然后冷至室温后取出即获得最终产品环氧树脂基发泡材料。
步骤a在混合环氧树脂、发泡剂、泡沬稳定剂时进一步加入助剂，环氧树脂与助剂的质量比为100: (18~70)，所述助剂为粉末状填充材料。 实施例l
(1) 按照质量比100: 3: 1: 18的比例分别称取双酚A型环氧树脂、偶氮二 异丁腈、吐温-80、轻质碳酸钩与滑石粉的混合物于600 ~ 1000转/分钟的高 速搅拌下混合均匀；
(2) 将步骤(1)中的混合物置于75'C的烘箱中预热O. 5小时后取出，冷至
30°Cj
(3) 向步骤(2)中所得混合物中力口.入环氧树脂质量分数10。/。的三乙烯四 胺固化剂，于600 ~ 1000转/分钟的高速搅拌直至混合均句；
(4) 将步骤(3)中的混合物置于不锈钢模具中，于75'C加热1小时，冷至 室温后取出，即获得本发明的产品。
实施例1得到的产物通过电子万能试验机等对产物的形貌、强度、发 泡倍率等进行了表征，如图1和2所示，该发泡材料由泡密质均、发泡倍 率~2.7、孔径~0. 1 mm的闭孔组成；材料的弯曲和压缩强度分别为7.18 N/cm》2. 42 N/cm2。
实施例2
步骤(2)中，冷却温度改为25。C，步骤(3)中，三乙烯四胺的加入份数 为环氧树脂质量分数的25%，其他条件和步骤与实施例l完全相同，所得发 泡材料由泡密质均、发泡倍率~2.4、孔径~0. 05隱的闭孔组成，材料的 弯曲和压缩强度分别为10.69 N/cm2和3. 76 N/cm2。
实施例3
步骤(2)中，冷却温度改为20。C，步骤(3)中，以二乙烯三胺取代三乙 烯四胺作为固化剂，其他条件和步骤与实施例l完全相同，所得发泡材料由 泡密质均、发泡倍率~2.2、孔径~0. 06 mm的闭孔组成，材料的弯曲和压 缩强度分别为IO. 5 N/cm2和3. 65 N/cm2。实施例4
步骤(l)中，不加入助剂，(2)预热温度为8(TC，其他条件和步骤与实 施例l完全相同，所得发泡材料由泡密质均、发泡倍率~3、孔径~0.2 mm 的闭孔组成，材料的弯曲和压缩强度分别为3. 70 N/cm2和1.90 N/cm2。
实施例5
按照质量比100: 3: 1: 70的比例分别称取双酚A型环氧树脂、偶氮二异丁 腈、吐温-80、轻质碳酸钙与助剂滑石粉的混合物，将该混合物置于8(TC的 烘箱中预热0.5小时后取出，冷至30'C;其他条件和步骤与实施例l完全相 同，所得发泡材料由泡密质均、发泡倍率~2、孔径~0. 04 mm的闭孔组成， 材料的弯曲和压缩强度分别为6.42 N/cm2和2. 35 N/cm2。
实施例6
按照质量比10(h 0. 2: 1:18的比例分别称取双酚A型环氧树脂、偶氮二甲 酰胺、吐温-80、轻质碳酸锦与滑石粉的混合物，将该混合物置于100'C的 烘箱中预热O. 5小时后取出，冷至30'C;其他条件和步骤与实施例l完全相 同，所得发泡材料由泡密质均、发泡倍率~1.5、孔径~0.01 mm的闭孔组 成，材料的弯曲和压缩强度分别为7.82 N/cm2和2.96 N/cm2。
所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所 作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种环氧树脂基发泡材料的制备方法，包括下列步骤a.按照质量比100∶(0.2～5)∶(0.2～3)的比例分别称取环氧树脂、发泡剂、泡沫稳定剂在600～1000转/分钟高速搅拌下混合均匀，其中所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂中的一种，所述发泡剂选自偶氮类化合物中的一种，所述泡沫稳定剂选自吐温类表面活性剂中的一种；b.将步骤a得到的混合物置于20～100℃烘箱中预热15分钟～1小时，然后取出冷至20～40℃；c.向步骤b制得的的混合物中加入质量分数为环氧树脂的10％～25％的固化剂在600～1000转/分钟高速搅拌直至混合均匀，其中所述固化剂选自环氧树脂低温固化剂中的一种；d.将步骤c得到的混合物置于不锈钢模具中在20～100℃加热0.5～2小时，然后冷至室温后取出即获得最终产品环氧树脂基发泡材料。
2. 根据权利要求l所述环氧树脂基发泡材料的制备方法，其特征是步骤a在混合环氧树脂、发泡剂、泡沬稳定剂时进一步加入助剂，环氧树 脂与助剂的质量比为100: ( 18 - 70 )，所述助剂为粉末状填充材料。
全文摘要
本发明公开了一种环氧树脂基发泡材料的制备方法a.按照质量比分别称取环氧树脂、发泡剂、泡沫稳定剂、助剂，于高速搅拌下混合均匀；b.将所得混合物置于40～80℃烘箱中预热0.5～1小时后取出，冷却至25～35℃；c.加入固化剂后拌匀；d.置于不锈钢模具中，于40～80℃加热0.5～2小时，冷至室温后取出，获得产品。本发明通过控制反应条件实现了环氧的化学发泡和固化成型的协同控制，发泡倍率高达2.7，所制备的产物具有良好的耐水性及耐化学腐蚀性且具有一定的强度。本发明原料易得，操作简单，易于工业化，为热固性泡沫材料的制备提供了新的途径。
文档编号C08L63/02GK101302304SQ200810034010
公开日2008年11月12日 申请日期2008年2月28日 优先权日2008年2月28日
发明者李丽华, 霞 王, 蔡文强, 贾润萍 申请人:上海应用技术学院;中山市小榄永宁永就综合厂