专利名称：室温发泡环氧树脂组合物及其制备方法
技术领域：
本发明属于环氧泡沫材料领域，特别是涉及室温发泡并固化或60°C以下固化的环 氧泡沫材料及其制备方法。
背景技术：
环氧树脂作为封装材料已经得到广泛应用，由它制成的泡沫塑料具有很多优点， 如表观密度低，质轻且结构坚韧，隔热及力学性能好；电气性能好，耐热性和尺寸稳定性 好，吸水率低，耐化学腐蚀性好。并具有良好的电器绝缘性能，可提高零件可靠性。环氧泡沫塑料在国外已有成熟的制造技术，应用于电子和宇航工业制造电子元器 件，飞机导航用部件和受力情况下用的阻燃、介电元件等封装，漂浮材料、隔热材料等。在国内该项研制刚刚起步。北京航空材料研究院研制了一种电器灌封用环氧泡 沫塑料，组成包括E — 54环氧树脂，芳香胺固化剂，酰胼发泡剂，CTBN, 二缩水甘油醚稀释 剂等。灌封料预聚工艺70 80°C /40 50min，树脂混合物经选定的预聚过程处理后，在 85°C下反应15min达到发泡倍率的最大值(张晓艳，王景鹤，范召东；航空材料学报，2003 年10月增刊，186-189)。一些材料封装如电子部件封装要求采用双组分现场浇注型环氧泡沫，固化温度一 般要求低于60°C。环氧树脂泡沫材料以往均为高温固化，若需降低到中、常温固化需外加第 三组分；而一般常见的常温或低温发泡剂多为压缩气体、常温低温气体化或易分解化学物 质，并且在发泡过程中需加入振动装置来解决泡沫形式的不均勻缺陷，这在很多电子部件 制造工艺上是不允许的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种室温发泡固化(或60°C以下固化)的环氧发泡材料， 具有良好的压缩强度、冲击强度等力学性能以及良好的击穿电压强度等电气绝缘性能，无 毒，弥补了国内环氧泡沫封装材料需加热固化发泡，有毒性，以及适用范围窄等不足。该发 明达到的性能指标见表1。表1室温发泡并固化(或60°C以下固化)的环氧发泡材料性能指标
3 本发明所达到的目的是通过如下技术方案实现的1.本发明提供的室温发泡并固化或60°C以下固化的环氧发泡材料，包括由A、B、C 三组分组成，其组分和重量份数如下A 组分环氧树脂 100 份改性剂0-20份颜料0-100 份B 组分固化剂C 组分硅烷类发泡剂 100份均泡剂0-3 份A、B、C三组分的质量比为100 10-40 1-5制备步骤如下1)A组分将环氧树脂与改性剂料在70-110°C°C下混合后，再与颜填料混合，可采 用三联辊辊压，加入时间为15-45min。2)B组分的制备步骤按配方称取固化剂，如采用几种固化剂则在40°C以下混合15min3) C组分将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。4)将上述3组分按顺序及配方比例，投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛到特定 的模具中，经发泡固化成型。固化工艺为室温2-7天或60°C下2小时或室温下12-16小时 而后600CT 1-3小时。环氧树脂为脂肪族缩水甘油醚，缩水甘油酯，芳香族缩水甘油醚中的一种或几种 的混合物。脂肪族缩水甘油醚环氧树脂如如乙二醇二缩水甘油醚，1，4 丁二醇二缩水甘油 醚，丙三醇缩水甘油醚；缩水甘油酯如癸二酸二缩水甘油酯，四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯 (711)，1，2环氧环己烷4，5-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85)；芳香族缩水甘油醚如双酚A缩水甘油醚环氧树脂，双酚F缩水甘油酯环氧树脂，酚醛环氧如F51，F44。改性剂为以下化合物中的一种或几种的混合物橡胶弹性体，如2，6_ 丁腈橡胶， 端羧基2，6-丁腈橡胶，分子质量1000-3000的聚硫橡胶；含聚酯、聚氨酯或聚醚链段的柔性 增韧剂，如聚酯303，聚氨酯改性环氧树脂，如PU133 ；柔性环氧树脂，如二聚酸二缩水甘油 醚，分子质量为700-1000的中高分子质量环氧树脂。改性剂优选份数为5-15份。颜填料为钛白，炭黑油溶黑，轻钙中的一种或几种的混合物，粒度为270-1000目， 优选粒度为400-600目，优选份数为10-60份。固化剂为脂肪胺、改性脂肪胺固化剂中的一种或几种的混合物如二乙烯三胺，三 乙烯四胺，四乙烯五胺，端氨基聚醚，苄基二甲胺，593，DMP-30，6821 (广州市黄埔惠联化工 有限公司)。固化剂除具备中、低温固化特性外，还应与发泡体系相匹配，这是控制固化凝胶 速度、发泡速度、倍率及体系放热量，以控制其均勻发泡的关键因素。硅烷类发泡剂可采用一种或几种硅油的混合物，如聚二甲基硅氧烷(无色透明液 体，25 V时，密度0. 930-0. 975，折射率:25°C时，1. 390-1. 410)，FC-9 (无色或淡黄色液体， 运动粘度25°C时，彡50mm2/S，折射率:25°C时，1. 390-1. 410)、FC-10 (白色均勻乳状液， PH5-7，分子质量3-5万或8-14万)；低粘度羟基硅油(无色透明液体，运动粘度25°C时， 20mm2/S，折射率25°C时，1. 400-1. 403，pH6_7)。发泡剂与助剂的选择和匹配不仅关系到 中、低温发泡工业的实现，还关系到发泡均勻，以达到良好的力学及电性能。均泡剂为Tween 20，Pluromicl-64等，优选份数为1-1. 5份。A、B、C三组分的优选配比为100 15-30 1.5-3环氧组合物的制备方法，包括以下步骤A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在70-110°C下混合后，再与颜填料混合， 采用三联辊辊压，时间为15-45min。B组分的制备步骤按配方称取固化剂，如采用几种固 化剂则在40°C以下混合15min，. C组分的制备步骤将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。 按A组分，C组分，B组分顺序及其配方比例将3个组分投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇 涛到特定的模具中，经发泡固化成型。发泡温度10-35°C，固化工艺为室温2-7天或60°C下 2小时或室温下12-16小时而后60°C下1-3小时。本发明的环氧树脂泡沫材料具有如下优点A本发明的环氧树脂泡沫材料可室温发泡，室温或60°C以下固化，可现场浇注，无 毒环保，使得环氧树脂泡沫塑料的应用范围拓宽。B.本发明的环氧树脂泡沫材料制备工艺简单，将树脂，发泡剂，固化剂按顺序及配 方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛模具中，发泡固化成型。C.本发明的环氧树脂泡沫材料固化后除具有质轻、泡沫均勻、细腻，隔热及抗震效 果外，还具有良好的电器绝缘性能。
具体实施例方式下面将通过具体实施例进一步描述本发明实施例1A组份双酚A环氧树脂(E-51) 100聚酯 30310
5
钛白(粒度700目)10B组份三乙烯四胺C 组份 FC-970羟基硅油30Tween201. 5A、B、C 三组分配比 100 12 2A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在70°C下混合后，再与颜填料混合，时间 为30min，C组分的制备步骤将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。而后按照A组分，C组 份，B组份固化剂顺序及配方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛到特定的模具中，经 发泡固化成型。发泡温度25°C，固化工艺为室温2天。实施例2A组份双酚A环氧树脂(E51)90乙二醇二缩水甘油醚10丁腈橡胶(分子质量2000)20炭黑(粒度500目)10B 组份 593C 组份 FC-9100Pluromicl-641.0A、B、C 三组分配比 100 25 1A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在70°C下混合后，再与颜填料混合，采用 三联辊辊压，，时间为45min，C组分的制备步骤将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。而 后按照A组分，C组份，B组份固化剂顺序及配方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛 到特定的模具中，经发泡固化成型。发泡温度35°C，固化工艺为室温5天。实施例3A组份双酚A环氧树脂(E51)100癸二酸二缩水甘油酯15聚硫橡胶(分子质量1000) 20油溶黑(粒度400目)10B 组份 6821 50593 50C 组份 FC-10100Pluromi cl-64 3. 0A、B、C 三组分配比 100 30 1. 5A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在110°C下混合后，再与颜填料混合，时 间为15min，C组分的制备步骤将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。而后按照A组分，C 组份，B组份固化剂顺序及配方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛到特定的模具中， 经发泡固化成型。发泡温度25°C，固化工艺为60°C下2小时。实施例4A组份双酚A环氧树脂(E51)80
1，4_ 丁二醇二缩水甘油醚20聚氨酯改性环氧树脂PU1335炭黑(粒度1000目)5轻钙(粒度500目)35B组份四乙烯五胺C组份聚二甲基硅氧烷100Tween201. 5A、B、C 三三组分配比 100 15 5 A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在90°C下混合后，再与颜填料混合，采用三 联辊辊压，，时间为30min，C组分的制备步骤将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。而后按 照A组分，C组份，B组份固化剂顺序及配方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛到特定 的模具中，经发泡固化成型。发泡温度25°C，固化工艺为室温下12小时而后60°C下3小时。实施例5A组份双酚A环氧树脂(型号)50TDE-8550中高分子质量环氧树脂(分子质量850) 10B组份三乙烯四胺C 组份 FC-9100Tween201. 5A、B、C 三组分配比 100 17 3A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在90°C下混合后，时间为30min，C组分的 制备步骤将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。而后按照A组分，C组份，B组份固化剂 顺序及配方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛到特定的模具中，经发泡固化成型。 发泡温度25°C，固化工艺为室温下7天。上述实施例的性能检测指标见表2。表2实施例1-5性能测试结果
序号密度 (kg/m3)压缩强 度 (Mpa)冲击强 度 (kj/ m2)电气强 度 (kV/ mm)介质损 耗 因数实施例12703. 900. 946. 50. 011实施例22403.401. 156.40. 014实施例32483.481. 015. 50.020实施例42975. 000. 976. 00.012实施例52955. 630. 986. 80.025
7
实施例6A组份双酚F环氧树脂(型号)轻钙(500 目)B组份三乙烯四胺端氨基聚醚C 组份 FC-9
100 60 15 15
FC-10
80 20Tween201.5A、B、C 三组分配比 100 30 2A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在90°C下混合后，再与颜填料混合，采用 三联辊辊压，时间为30min，C组分的制备步骤将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。而 后按照A组分，C组份，B组份固化剂顺序及配方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛 到特定的模具中，经发泡固化成型。发泡温度25°C，固化工艺为固化工艺为室温下16小时 而后60°C下1小时。实施例74组份1，2环氧环己烷4，5-二甲酸二缩水甘油酯01^-85) 100聚酯 303钛白(500 目)B 组份 5936821C组份聚二甲基硅氧烷FC-9
15 50 50 50 50 50Tween201.5A、B、C 三组分配比 100 25 3A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在90°C下混合后，再与颜填料混合，采用 三联辊辊压，时间为30min，C组分的制备步骤将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。而 后按照A组分，C组份，B组份固化剂顺序及配方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛 到特定的模具中，经发泡固化成型。发泡温度10°C，固化工艺为固化工艺为室温下5天。实施例8A组份酚醛环氧F51 100钛白(500 目) 50B组份三乙烯四胺C 组份 FC-9100Tween201.5A、B、C 三组分配比 100 40 3A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在90°C下混合后，再与颜填料混合，采用 三联辊辊压，时间为30min，C组分的制备步骤将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。而 后按照A组分，C组份，B组份固化剂顺序及配方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛 到特定的模具中，经发泡固化成型。发泡温度10°C，固化工艺为室温下14小时而后60°C下2小时。实施例9A组份双酚A环氧树脂(E51)90酚酸环氧 F4410010中高分子质量环氧树脂(分子质量700) 10轻钙(600 目)100B组份二乙烯三胺C 组份 FC-9100FC-950Tween20 1.5A、B、C 三组分配比 100 10 3A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在90°C下混合后，再与颜填料混合，采用 三联辊辊压，时间为30min，C组分的制备将发泡剂与均泡剂35°C以下混合均勻。而后按 照A组分，C组份，B组份固化剂顺序及配方比例投入到容器中，搅拌均勻后，即可浇涛到特 定的模具中，经发泡固化成型。发泡温度10°C，固化工艺为固化工艺为室温下60°C 2小时。
权利要求
一种室温发泡的环氧树脂组合物，其特征是组分和质量份数如下A组分环氧树脂 100 份改性剂 0 20 份颜填料 0 100 份B组分固化剂C组分硅烷类发泡剂 100 份均泡剂0 3 份A、B、C三组分的质量比为100∶10 40∶1 5
2.如权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征是所述的环氧树脂为脂肪族缩水甘油 醚，缩水甘油酯，芳香族缩水甘油醚中的一种或几种的混合物。
3.如权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征是所述的改性剂为橡胶弹性体、含聚 酯、聚氨酯或聚醚链段的柔性增韧剂，柔性环氧树脂。
4.如权利要求3所述的环氧树脂组合物，其特征是所述的橡胶弹性体为丁腈橡胶、聚 硫橡胶中的一种或其混合物。
5.如权利要求3所述的环氧树脂组合物，其特征是所述的柔性环氧树脂为二聚酸二缩 水甘油醚，中高分子质量环氧树脂的一种或几种的混合物。
6.如权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征是所述的颜填料为钛白，炭黑，油溶 黑，轻质碳酸钙中的一种或几种的混合物。
7.如权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征是所述的固化剂为脂肪胺、改性脂肪 胺固化剂中的一种或几种的混合物。
8.如权利要求1所述的环氧组合物，其特征是所述的硅烷类发泡剂为硅油。
9.如权利要求1所述的环氧组合物，其特征是所述的均泡剂为Tween20， Pluronicl-64。
10.如权利要求1所述的环氧组合物的制备方法，其特征是包括以下步骤1)A组分的制备步骤将环氧树脂与改性剂在70-110°C下混合后，再与颜填料混合，可 采用三联辊辊压，时间为15-45min。2)B组分的制备步骤按配方称取固化剂，如采用几种固化剂则在40°C以下混合 15min，.3)C组分的制备步骤将发泡剂与均泡剂在35°C以下混合均勻。4)按A组分，C组分，B组分顺序及其配方比例将3个组分投入到容器中，搅拌均勻后， 即可浇涛到特定的模具中，经发泡固化成型。发泡温度10-35°C，固化工艺为室温2-7天或 60°C下2小时或室温下12-16小时而后60°C下1_3小时。
全文摘要
本发明涉及一种室温发泡并固化或60℃以下固化的环氧树脂组合物及其制备方法。该组合物A组分为环氧树脂、改性剂和颜填料，B组分为固化剂，C组分为硅烷类发泡剂和均泡剂。三组分的质量配比为100∶10-40∶1-5。该组合物发泡温度10-35℃，固化工艺为室温2-7天或60℃下2小时或室温下12-16小时而后60℃下1-3小时。该组合物固化后具有良好的压缩强度、冲击强度等力学性能以及良好的击穿电压强度等电气绝缘性能，可现场浇注，无毒环保，弥补了国内环氧泡沫封装材料需加热固化发泡，有毒性，以及适用范围窄等不足。该组合物可用于电子部件的封装等领域。
文档编号B29C44/60GK101891935SQ20101021798
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者余逸, 李丽娟, 白南燕, 赵书英, 郭桂荣, 阎辉, 韩占元 申请人:天津市合成材料工业研究所