一种包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料及其制备方法。

背景技术：

噪声污染，不仅影响人们的日常生活，危害人的听觉系统，使人疲倦、耳聋，甚至可能诱发各种严重的疾病，而且还会加速建筑物、机械结构的老化，影响其精度和使用寿命，已经成为一个长期存在的严重环境问题，存在于社会领域的方方面面。

解决上述问题的关键在于，研究和开发降噪效果好的吸声材料：降噪系数(NRC)大于等于0.2的材料才被认为是吸声材料。

传统上，主要采用矿棉、玻璃棉、泡沫金属、聚合物泡沫等作为吸声材料；其中，矿棉、玻璃棉已被证实有致癌性，泡沫金属不耐腐蚀，而聚合物泡沫的安全性好，同时具有耐腐蚀、价廉、易加工等优点，有望成为一类新型的吸声材料。

然而，降噪系数(NRC)能够大于等于0.2的聚合物泡沫种类非常有限，主要有聚烯烃泡沫、聚氨酯泡沫和三聚氰胺甲醛泡沫；而传统的环氧树脂材料，吸声降噪性能很差，通常只能用作涂料和胶黏剂，而且它的制备过程也相对复杂，需要协调固化反应、粘度变化、发泡剂的分解或汽化、泡孔固定之间的相互关系和影响。

目前，未见有能够作为吸声材料应用的环氧树脂泡沫材料的相关报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料，具有轻质、高强度、降噪效果好的优点。

本发明提供的一种包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料，它包括以下重量份数的组分：环氧树脂100份、固化剂0.5～220份、聚合物膨胀微球1～60份。

进一步的，它是由以下重量份数的组分组成：环氧树脂100份、固化剂0.5～220份、聚合物膨胀微球1～60份。

进一步的，它是由以下重量份数的组分组成：环氧树脂100份、固化剂0.5～220份、聚合物膨胀微球2～30份；优选的，它是由以下重量份数的组分组成：环氧树脂100份、固化剂0.5～220份、聚合物膨胀微球2～5份。

进一步的，

所述的环氧树脂选自缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂中的任意一种或两种以上；

所述固化剂选自聚醚胺类固化剂、聚酰胺类固化剂、咪唑类固化剂、胺类固化剂、酸酐类固化剂、羧酸类固化剂、有机酰肼固化剂、双氰胺固化剂、酚醛类固化剂、苯胺甲醛类固化剂、聚酯类固化剂、聚氨酯类固化剂、聚硫类固化剂中的任意一种或两种以上；

所述聚合物膨胀微球的使用温度为80～235℃。

进一步的，所述环氧树脂泡沫的开孔率为8％～85％；所述环氧树脂泡沫的密度为0.05～0.9g/cm³。

进一步的，所述环氧树脂泡沫的压缩强度为1～60MPa。

本发明还提供了一种制备上述环氧树脂泡沫材料的方法，它包括以下步骤：

①、取环氧树脂、固化剂和聚合物膨胀微球，混匀，得到可发性环氧树脂混合物；

②、取步骤①所得可发性环氧树脂混合物，预聚合，发泡，固化，即得环氧树脂泡沫材料。

进一步的，步骤②中，预聚合的温度为15～160℃、时间为0～12h，发泡的温度为50～200℃、时间为1～12h；优选的，预聚合的温度为15～45℃、时间为0～1.5h，发泡的温度为80～130℃、时间为1～12h。

本发明还提供了上述环氧树脂泡沫材料作为吸声材料的用途。

进一步的，所述的吸声材料为建筑吸声材料。

本发明包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料，具有轻质、高强度、降噪效果好的优点，非常适合作为吸声材料应用；同时，本发明环氧树脂泡沫材料的制备方法，构思巧妙，操作简便，安全、环保，能耗小，成本低，非常适合产业化生产。

本发明中，吸声材料也可以称为降噪材料、隔音材料、吸音材料等，具有广泛的用途，例如，既可以作为房屋、楼房等建筑吸声材料，也可以作为汽车、卡车等交通运输工具的发动机的外壳吸声材料，以及其它需要吸声降噪的应用领域。

显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

附图说明

图1是本发明实施例1中第4组实验所得包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料的扫描电镜图。

具体实施方式

本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。

一、原料

1、环氧树脂：NPEL-128(中国台湾南亚集团)；E-44(巴陵石化有限责任公司)；REN 1774(Huntsman Corporation)；CY-183(湖北新景新材料有限公司)；

2、固化剂：Baxxodur^TM EC301、 V140和2-乙基-4-甲基咪唑(BASF)；乙二胺(成都科隆化工试剂厂)；三乙醇胺/三乙烯四胺(成都科隆化工试剂厂)；甲基四氢苯酐/DMP-30(濮阳惠成化工有限公司)；桐油酸酐(合肥宝丰化工有限责任公司)；聚酰胺650(广州市葵邦化工有限公司)；间苯二甲胺(成都贝斯特试剂有限公司)；

3、聚合物膨胀微球：Expancel^TM 031DU40(使用温度80～135℃)、Expancel^TM051DU40(使用温度108～151℃)、Expancel^TM 091DU40(使用温度123～173℃)、Expancel ^TM980DU120(使用温度158～235℃)(AkzoNobel N.V.)；

二、性能测试

1、开孔率：GB/T 10799-2008硬质泡沫塑料开孔和闭孔体积百分率的测定。

2、排水法测试所得轻质环氧声学结构材料的密度；

3、采用INSTRON 4302型万能材料实验机测试，当压缩应变为10％时声学结构材料(尺寸为3×3×1.5cm³)的压缩性能，传感器为30KN，应变速度为2mm/min。

4、采用北京声望声电技术有限公司的阻抗管测试系统(SW422)，基于传递函数的阻抗管法(GB/T 18696.2-2002)测试声学结构材料的吸声系数。测试样品是直径为7.8cm，厚度为1.2cm的圆片，测试频率范围为100～2500Hz。

降噪系数(NRC)是在250、500、1000、2000Hz测得的吸声系数的平均值，算到小数点后两位，末位取0或5；降噪系数的最小值为0、最大值为1，降噪系数的值越大，表明降噪效果越好，材料的等级也越高，通常NRC大于等于0.2的材料才被认为是吸声材料。

实施例1

(1)制备可发性环氧树脂混合物

取100g NPEL-128环氧树脂，按照表1中的配比，依次加入聚合物膨胀微球031DU40(使用温度范围80～135℃)、32g聚醚胺固化剂EC301，并混匀，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)取一定质量的步骤(1)所得的可发性环氧树脂混合物，于45℃下预聚合一段时间(见表1)，得到可发性环氧预聚物。然后置于一定温度下发泡4小时(见表1)，待环氧树脂固化后，即得到包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料。

开孔率、密度、压缩强度、吸声性能的测试结果，见表1。

表1、实施例1环氧树脂泡沫材料的配方和性能测试结果(样品厚度1.2cm)

上述结果表明，本发明组合物，在不同的工艺条件下，所得环氧树脂泡沫材料的降噪系数(NRC)能够大于等于0.2，满足作为吸声材料应用的要求。

实施例2

(1)制备可发性环氧树脂混合物。

取100g NPEL-128环氧树脂，加入15g聚合物膨胀微球(型号见表2)，并混匀，再依次加入50g甲基四氢苯酐、1g促进剂DMP-30，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)取步骤(1)获得的可发性环氧树脂混合物45g，于一定温度下预聚合一段时间(预聚合的温度和时间，见表2)，得到可发性环氧预聚物，再转移至一定温度下发泡一段时间(发泡的温度和时间，见表2)，待环氧树脂充分固化后，即得包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料。

开孔率、密度、压缩强度、降噪系数的测试结果，见表2。

表2、实施例2环氧树脂泡沫材料的配方和性能测试结果

上述结果表明，本发明组合物中，当采用不同的聚合物膨胀微球时，所得环氧树脂泡沫材料的降噪系数(NRC)能够大于等于0.2，满足作为吸声材料应用的要求。

实施例3

(1)制备可发性环氧树脂混合物。

按照表3的配方，取环氧树脂，再依次加入固化剂、聚合物膨胀微球，快速搅匀，即得到可发性环氧树脂混合物。

(2)取步骤(1)所得可发性环氧树脂混合物，于一定温度下预聚合一段时间(预聚合的温度和时间，见表3)，最后转移至另一温度下发泡(发泡的温度和时间，见表3)并固化一段时间，即制得包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料。

表3、实施例3环氧树脂泡沫材料的配方

开孔率、密度、压缩强度、吸声系数的测试结果，见表4。

表4、实施例3对应配方所得环氧树脂泡沫材料的性能测试结果

上述结果表明，本发明组合物中，当采用不同牌号的环氧树脂和固化剂时，所得环氧树脂泡沫材料的降噪系数(NRC)能够大于等于0.2，满足作为吸声材料应用的要求。

综上所述，本发明包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料，具有轻质、高强度、降噪效果好的优点，非常适合作为吸声材料应用；同时，本发明环氧树脂泡沫材料的制备方法，构思巧妙，操作简便，安全、环保，能耗小，成本低，非常适合产业化生产。