一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种塑料的制备方法，尤其是涉及一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法。
【背景技术】
[0002]环氧树脂泡沫塑料是以环氧树脂和固化剂作为主体，发泡形成的一类高分子泡沫材料，具有卓越的力学性能、优良的耐水性及耐化学腐蚀性、很好的耐热性能(长期使用温度可达200°C )、较高的尺寸稳定性、优良的电气性能等优点。其在航空航天、军工国防、汽车工业、生物、电子、医药等行业具有广泛的用途。环氧树脂泡沫塑料的制造是在环氧树脂和固化剂在固化过程中，由发泡剂产生的气体被环氧树脂固化物以气泡的形式均匀固定于体系内而得到的。环氧树脂泡沫塑料所用的发泡剂可以分为化学发泡剂和物理发泡剂。物理发泡剂主要为低沸点液体，其利用环氧树脂的固化热使低沸点液体蒸发，释放气体而发泡，如三氯氟甲烷、三氯三氟乙烷、二氯二氟甲烷、己烷、环己烷、环戊烷、甲苯等，均是有机类化合物。化学发泡剂是一类受热发生化学反应产生气体的物质，主要有:偶氮类有机化合物，如偶氮二甲酰胺(ADCA或AC)、2，2’_偶氮二异丁腈(AIBN)、重氮胺基苯(DAB)等，磺酰肼类有机化合物，如4，4’ -氧代双苯磺酰肼(OBSH)、对甲苯磺酰肼(TSH)等。
[0003]但是上述的物理发泡剂都是一些低沸点的有机液体，其对大气环境有破环作用，不利于环保和操作者的安全。而化学发泡剂都是一些含氮的化合物，其分解时虽然可以产生氮气，但是其分解的副产物也是有毒有害的，而且还有部分分解产物会残留在体系中，对环氧树脂泡沫塑料产生不利影响。例如中国专利CN103073740A公开了酚醛泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤:将90?100重量份的可发性甲阶酚醛树脂，以所述可发性甲阶酚醛树脂的重量百分比计，3 %?5 %的泡沫稳定剂，5 %?30 %的固化剂，10 %?20 %的发泡剂，3%?20%的改性剂与5%?20%的无机阻燃剂混合，反应后得到混合产物；将所述混合产物在恒温恒湿条件下进行后处理，得到酚醛泡沫塑料，其中发泡剂选用的仍然是正戊烷、异戊烷、正己烷、环戊烷、石油醚、异丙基氯和一氯二氟乙烷中的一种或多种。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用水作为物理发泡剂的环氧树脂泡沫塑料的制造方法，解决了环氧树脂泡沫塑料生产过程中发泡剂有毒有害，不利环保的问题，而且其制造方便，周期短，得到的环氧树脂泡沫塑料的泡沫密度低，性能良好，泡孔均匀。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，采用以下步骤:
[0007](I)将环氧树脂预热到50?70°C ；
[0008](2)向预热的环氧树脂中加入泡沫稳定剂、发泡剂、抗氧剂和固化剂，搅拌均匀得到预混物；
[0009](3)将获得预混物在搅拌的情况下继续加热至100?120°C ；
[0010](4)当预混物有起发迹象时，迅速将预混物浇注到预热的模具中，发泡形成环氧树脂泡沫塑料；
[0011]所述的发泡剂为水，最好是去离子水或蒸馏水。
[0012]优选的，步骤⑵中环氧树脂、发泡剂、泡沫稳定剂及抗氧剂的质量比为100: 0.2?5.0: 0.2?3.0: 0.5?2.0，环氧树脂与固化剂的质量比13.0?60.0: I。
[0013]更加优选的，环氧树脂为是双酚A型环氧树脂，其环氧值在0.10?0.54eq/100g之间，可以是两种或两种以上不同环氧值的环氧树脂的混合物。
[0014]更加优选的，泡沫稳定剂选自采用聚氧乙烯山梨糖醇酐月桂酸酯、聚二甲基硅氧烷-聚氧化烯烃共聚物、烷基酚聚氧乙烯醚或环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物的一种或几种。
[0015]更加优选的，抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种。
[0016]更加优选的，固化剂选自芳香族胺、改性芳香族胺、低分子量聚酰胺或脂肪族多胺的一种或几种。
[0017]更加优选的，模具预热至120?140°C，当被加热的预混物有起发迹象时，迅速浇注到模具中，发泡形成环氧树脂泡沫塑料。
[0018]与现有技术相比，本发明以水作为物理发泡剂，属于物理发泡法，通过控制环氧树脂固化过程和发泡过程，利用环氧树脂固化反应过程中所释放的热量使体系中的水受热汽化产生气体，并在泡沫稳定剂的作用下均匀分散于体系中并固定下来形成均匀的泡沫，使固化过程与发泡过程形成协同作用，环氧树脂固化反应结束的同时发泡过程也已经完成，从而形成性能稳定的泡沫体。在制备过程中，可以通过选择环氧树脂的环氧值、固化剂的种类及加入量、泡沫稳定剂的种类和加入量、发泡剂水的加入量等来控制材料的密度和强度等。以水作为发泡剂，与现有的技术相比其在使用过程中无毒，发泡过程中无有毒有害的气体放出，解决了环氧树脂泡沫塑料生产过程中发泡剂有毒有害，不利环保的问题，而且其制造方便，周期短，得到的环氧树脂泡沫塑料的泡沫密度低，性能良好，泡孔均匀。
【具体实施方式】
[0019]现用具体实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明的精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。
[0020]实施例1
[0021]一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，采用以下步骤:
[0022](I)称取环氧值为0.54eq/100g的双酚A型环氧树脂，然后预热到60°C。
[0023](2)环氧树脂预热后，以环氧树脂的质量为基准(100份)，加入水1.0份，加入烷基酚聚氧乙烯醚0.5份，加入亚磷酸三苯酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的混合物(亚磷酸三苯酯和四[β _(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯按照质量比1:1混合)1.0份，同时搅拌均匀，然后加入二苯基甲烷二胺(DDM) 26.8份，搅拌均匀，得到环氧树脂预混物。
[0024](3)将以上预混物在搅拌的情况下加热到110°C ;
[0025](4)预先将模具在烘箱中预热到130°C，当以上环氧树脂预混物被加热到110°C后有起发迹象时，迅速浇注到模具中，合模。发泡固化，形成环氧树脂泡沫塑料。所得到的环氧树脂泡沫塑料为闭孔泡沫，密度为0.14g/cm3，泡孔均匀。
[0026]实施例2
[0027]一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，采用以下步骤:
[0028](I)称取环氧值为0.44eq/100g的双酚A型环氧树脂，然后预热到60°C。
[0029](2)环氧树脂预热后，以环氧树脂的质量为基准(100份)，加入水1.0份，加入烷基酚聚氧乙烯醚0.5份，加入亚磷酸三苯酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的混合物(亚磷酸三苯酯和四[β _(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯按照质量比1:1混合)1.0份，同时搅拌均匀。然后加入二苯基甲烷二胺(DDM)21.9份，搅拌均匀，得到环氧树脂预混物。
[0030](3)将以上预混物在搅拌的情况下加热到110°C ;
[0031](4)预先将模具在烘箱中预热到130°C，当以上环氧树脂预混物被加热到110°C后有起发迹象时，迅速浇注到模具中，合模。发泡固化，形成环氧树脂泡沫塑料。所得到的环氧树脂泡沫塑料为闭孔泡沫，密度为0.15g/cm3，泡孔均匀。
[0032]实施例3
[0033]同实施例1，其中在步骤⑵中加入0.6份的水，其他条件与实施例1中完全相同。所得到的环氧树脂泡沫塑料为闭孔泡沫，密度为0.31g/cm3，泡孔均匀。
[0034]实施例4
[0035]同实施例1，其中在步骤⑵中加入0.5份的聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯，其他条件与实施例1中完全相同。所得到的环氧树脂泡沫塑料为闭孔泡沫，密度为0.15g/cm3，泡孔均匀。
[0036]实施例5
[0037]同实施例1，其中在步骤⑵中加入1.0份的加入亚磷酸三苯酯和3，9-双{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5甲基苯基)丙烯酸]_1，1- 二甲基}-2，4，8，10-四氧杂螺环十一烷的混合物(亚磷酸三苯酯和3，9-双{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5甲基苯基)丙烯酸]-1，1- 二甲基}_2，4，8，10-四氧杂螺环十一烷按照质量比1:1混合)1.0份，其他条件与实施例1中完全相同。所得到的环氧树脂泡沫塑料为闭孔泡沫，密度为0.14g/cm3，泡孔均匀。
[0038]实施例6
[0039]同实施例1，其中在步骤⑵中加入二苯基甲烷二胺(DDM) 18.8份和低分子量聚酰胺树脂651固化剂15份，其他条件与实施例1中完全相同。所得到的环氧树脂泡沫塑料为闭孔泡沫，密度为0.14g/cm3，泡孔均匀。
【主权项】
1.一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤: (1)将环氧树脂预热到50?70°C; (2)向预热的环氧树脂中加入泡沫稳定剂、发泡剂、抗氧剂和固化剂，搅拌均匀得到预混物； (3)将获得预混物在搅拌的情况下继续加热至100?120°C； (4)当预混物有起发迹象时，迅速将预混物浇注到预热的模具中，发泡形成环氧树脂泡沫塑料； 所述的发泡剂为水。
2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的发泡剂优选去离子水或蒸馏水。
3.根据权利要求1所述的一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中环氧树脂、发泡剂、泡沫稳定剂及抗氧剂的质量比为100: 0.2?5.0: 0.2?3.0: 0.5?2.0，环氧树脂与固化剂的质量比13.0?60.0: 1
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的环氧树脂为是双酚A型环氧树脂，其环氧值在0.10?0.54eq/100g之间，可以是两种或两种以上不同环氧值的环氧树脂的混合物。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的泡沫稳定剂选自采用聚氧乙烯山梨糖醇酐月桂酸酯、聚二甲基硅氧烷-聚氧化烯烃共聚物、烷基酚聚氧乙烯醚或环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物的一种或几种。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的固化剂选自芳香族胺、改性芳香族胺、低分子量聚酰胺或脂肪族多胺的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的模具预热至120?140°C，当被加热的预混物有起发迹象时，迅速浇注到模具中，发泡形成环氧树脂泡沫塑料。
【专利摘要】本发明涉及一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法：将环氧树脂预热到50～70℃；加入泡沫稳定剂、发泡剂、抗氧剂和固化剂，搅拌均匀得到预混物；将获得预混物在搅拌的情况下继续加热至100～120℃；当预混物有起发迹象时，迅速将预混物浇注到预热的模具中，发泡形成环氧树脂泡沫塑料，其中采用水作为发泡剂。与现有技术相比，本发明用水作为物理发泡剂，解决了环氧树脂泡沫塑料生产过程中发泡剂有毒有害，不利环保的问题，而且其制造方便，周期短，得到的环氧树脂泡沫塑料的泡沫密度低，性能良好，泡孔均匀。
【IPC分类】C08L63-00, C08J9-08
【公开号】CN104530463
【申请号】CN201410838527
【发明人】李仙会, 李小慧
【申请人】上海材料研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月26日