本發(fā)明涉及一種微孔發(fā)泡環(huán)氧樹脂基材料的制備方法，屬于環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

環(huán)氧發(fā)泡材料具有較好的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、絕緣性能、隔熱性能以及輕質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車、電子灌封、飛機(jī)制件、船體外殼等領(lǐng)域。環(huán)氧發(fā)泡材料的制備方法主要有物理發(fā)泡法、化學(xué)發(fā)泡法和中空微球固化成型法。與泡沫材料（泡孔直徑大于100μm）相比，微孔發(fā)泡材料具有更好的力學(xué)性能和保溫隔熱效果。而制備微孔發(fā)泡環(huán)氧樹脂材料主要有超臨界CO₂發(fā)泡法和化學(xué)發(fā)泡法。前者發(fā)泡時(shí)間長，工藝復(fù)雜，且難以制備大件復(fù)雜制品。采用化學(xué)發(fā)泡法制備的環(huán)氧發(fā)泡材料，一般泡孔尺寸較大，泡孔分布也不均勻，通過預(yù)反應(yīng)增加體系的粘度可以使泡孔直徑減小，但是通常難以制備出泡孔均勻的微孔發(fā)泡材料。此外，過大的增加體系的粘度又會(huì)使得環(huán)氧樹脂流動(dòng)性差，成型時(shí)容易引入過多的空氣泡，使得制品中存在較大空氣孔和缺陷，影響制品的質(zhì)量。因此，開發(fā)出一種能夠在較低粘度的條件下制備出環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料的方法具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種較低粘度下環(huán)氧樹脂微孔發(fā)泡材料的制備方法，以解決傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)泡兩步法工藝中存在的預(yù)聚體流動(dòng)性差、成型困難、泡孔較大等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種較低粘度下微孔發(fā)泡環(huán)氧樹脂基材料，包含以下原料，各組分重量份如下：環(huán)氧樹脂100份，按照環(huán)氧樹脂重量計(jì)，固化劑60~100份，增強(qiáng)劑3~30份，增韌劑5份，助劑0.05~1份，加速劑0.2~2份和化學(xué)發(fā)泡劑1~10份。

所述加速劑為含氮或含磷類化合物、或者用這類化合物改性的納米無機(jī)粒子。

所述加速劑為季胺鹽或季膦鹽化合物，或者用這類化合物改性的納米蒙脫土。

所述環(huán)氧樹脂在室溫下呈液態(tài)，其含有雙酚A型環(huán)氧樹脂，酚醛型環(huán)氧樹脂中的任一種或幾種。

所述固化劑為羧酸酐。

所述助劑為DMP-30。

所述增強(qiáng)劑為納米二氧化硅、納米蒙脫土、玻纖、碳纖中任一種或幾種。

所述化學(xué)發(fā)泡劑為碳酸氫鈉、4,4-氧代雙苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、N,N’-二亞硝基五次甲基四胺中的任一種。

所述增韌劑為納米或微米橡膠粒子。

一種較低粘度下微孔發(fā)泡環(huán)氧樹脂基材料的制備方法，它包括如下步驟：

（1）混料、預(yù)固化步驟：將環(huán)氧樹脂、固化劑、增強(qiáng)劑、增韌劑和助劑在高速分散機(jī)中攪拌均勻，然后在80~95℃下預(yù)固化到粘度在6~12Pa?s；

（2）發(fā)泡、固化成型步驟：向上述混合物中再加入加速劑和化學(xué)發(fā)泡劑，攪拌均勻后，倒入發(fā)泡模具中在90~160℃發(fā)泡成型2~4h；然后升高溫度至180~200℃處理2h，冷卻后脫模即可得到環(huán)氧樹脂基微孔發(fā)泡材料。

本發(fā)明的工作原理：環(huán)氧樹脂混合物預(yù)固化到較小粘度時(shí)，通過再向混合物中加入加速劑使環(huán)氧體系的固化速度大幅提高，能夠使體系在短時(shí)間內(nèi)建立起合適的黏彈性，從而使固化速率與發(fā)泡劑的分解產(chǎn)氣速率相匹配，這個(gè)主要是和加速劑的含量有關(guān)，通過加速劑和預(yù)固化粘度來調(diào)控泡孔結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵就是步驟1）調(diào)控合適的粘度，步驟2）時(shí)加入合適含量的加速劑，進(jìn)而制備出微孔發(fā)泡材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是在較低的粘度下制備出微孔發(fā)泡材料，物料具有較好的流動(dòng)性，能夠迅速的充滿模腔，制備出來的制品結(jié)構(gòu)完整均勻，特別適用于復(fù)雜件；通過調(diào)控加速劑的添加量，能夠方便簡單的匹配發(fā)泡過程和固化過程，從而比較容易的制備出泡孔均勻的微孔環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料。

附圖說明

圖1~3為添加不同加速劑含量下的環(huán)氧發(fā)泡材料的電鏡照片；

圖4~6為不同發(fā)泡劑含量下的環(huán)氧微孔發(fā)泡材料的電鏡照片；

圖7為實(shí)例3下的環(huán)氧微孔發(fā)泡材料的電鏡照片。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

取雙酚A型環(huán)氧樹脂100份，酸酐固化劑85份，納米二氧化硅5份，助劑0.45份，加入反應(yīng)器中在85℃反應(yīng)至粘度為11.5Pa?s，然后再加入加速劑0份，N,N’-二亞硝基五次甲基四胺2份，快速攪拌均勻后倒入140℃下發(fā)泡，經(jīng)過2h后，提升烘箱溫度至180℃，保溫2h后自然冷卻至室溫脫模得到環(huán)氧樹脂基發(fā)泡材料。重復(fù)以上步驟，改變加速劑的加入量分別為0.45份和1份。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：如圖1~3所示，隨著加速劑含量的增加，發(fā)泡材料的泡孔平均直徑減小，材料的表觀密度增大。圖4：泡孔平均直徑為180μm，表觀密度為0.4g/cm³；圖5：泡孔平均直徑為120μm，表觀密度為0.64g/cm³；圖6：中泡孔平均直徑為90μm，表觀密度為0.8g/cm³。

實(shí)施例2：

取雙酚A型環(huán)氧樹脂100份，酸酐固化劑80份，納米蒙脫土5份，納米羧基丁腈膠5份，助劑0.75份，加入反應(yīng)器中在85℃反應(yīng)至粘度為8Pa?s，然后再加入加速劑1.5份，N,N’-二亞硝基五次甲基四胺1份，快速攪拌均勻后倒入110℃下發(fā)泡，經(jīng)過4h后，提升烘箱溫度至180℃，保溫2h后自然冷卻至室溫脫模得到環(huán)氧樹脂基微孔發(fā)泡材料。重復(fù)以上步驟，改變發(fā)泡劑的加入量分別為2份和4份。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：如圖4~圖6所示，隨著發(fā)泡劑含量的增加，發(fā)泡材料的泡孔密度增大，材料的表觀密度降低。泡孔直徑在15~40μm左右。

實(shí)施例3：

取雙酚A型環(huán)氧樹脂100份，酸酐固化劑90份，納米二氧化硅7份，納米蒙脫土3份，納米羧基丁腈膠5份，助劑0.6份，加入反應(yīng)器中在85℃反應(yīng)至粘度為6Pa?s，然后再加入加速劑2份，碳酸氫鈉2份，快速攪拌均勻后倒入150℃下發(fā)泡，經(jīng)過2h后，提升烘箱溫度至180℃，保溫2h后自然冷卻至室溫脫模得到環(huán)氧樹脂基微孔發(fā)泡材料。

經(jīng)測試，本實(shí)施例制備的微孔發(fā)泡材料（圖7）的泡孔直徑和表觀密度分別為83μm和0.92g/cm³。

實(shí)施例4：

取雙酚A型和酚醛類環(huán)氧樹脂100份（70/30），酸酐固化劑75份，納米二氧化硅5份，玻纖20份，微米羧基丁腈膠5份，助劑0.45份，加入反應(yīng)器中在90℃反應(yīng)至粘度為6Pa?s，然后再加入加速劑2份，4,4-氧代雙苯磺酰肼5份，快速攪拌均勻后倒入160℃下發(fā)泡，經(jīng)過2h后，提升烘箱溫度至180℃，保溫2h后自然冷卻至室溫脫模得到環(huán)氧樹脂基微孔發(fā)泡材料。

實(shí)施例5：

取雙酚A型和酚醛類環(huán)氧樹脂100份（80/20），酸酐固化劑80份，納米二氧化硅7份，碳纖15份，納米羧基丁腈膠5份，助劑0.45份，加入反應(yīng)器中在90℃反應(yīng)至粘度為8Pa?s，然后再加入加速劑1.5份，偶氮二甲酰胺5份，快速攪拌均勻后倒入160℃下發(fā)泡，經(jīng)過2h后，提升烘箱溫度至180℃，保溫2h后自然冷卻至室溫脫模得到環(huán)氧樹脂基微孔發(fā)泡材料。