本發(fā)明涉及航天制造技術領域，具體為一種高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料及其制備方法。
背景技術：
先進導彈武器系統(tǒng)采用了垂直發(fā)射技術，易碎蓋是導彈貯運發(fā)射系統(tǒng)研制中的關鍵技術之一。易碎蓋作為導彈貯存和發(fā)射系統(tǒng)中的重要組成部分，不僅具備一定的承壓能力，阻止內部氣體外泄，起到保護發(fā)射箱內導彈的作用；導彈發(fā)射時能在一定的撞擊力或氣體壓力條件下破碎，極大提升了導彈作戰(zhàn)的響應速度，還具有重量輕、免維護、可靠性高等優(yōu)點。制造易碎蓋的關鍵是材料。易碎蓋材料在導彈的撞擊下不僅要按一定規(guī)律破開,使導彈順利起飛并正常飛行,它還必須滿足氣密、抗振、耐一定程度的外力沖擊、耐老化、耐“三防”、耐高低溫、具有機加工特性、不燃或自熄、質輕、價廉等要求。
目前，易碎蓋最常用的材料為樹脂基泡沫塑料，主要包括聚氨酯泡沫塑料和環(huán)氧泡沫塑料兩種。聚氨酯泡沫塑料，特別是硬質聚氨酯泡沫塑料具有重量輕、絕熱效果好、比輕度大、耐化學品腐蝕等特點，一度廣泛應用于易碎蓋。但硬質聚氨酯泡沫塑料存在熱穩(wěn)定性差，耐候及耐老化性能低的缺點，制備易碎蓋的尺寸穩(wěn)定性差，而且使用壽命僅為3-5年左右。先進導彈武器系統(tǒng)對易碎蓋提出了高承壓、耐老化、耐候、長壽命等性能要求，服役壽命要求10-15年。與其他泡沫材料相比，環(huán)氧泡沫塑料的優(yōu)點有：力學性能好，耐水性及耐化學腐蝕性能優(yōu)異、熱穩(wěn)定性高、能自熄、抗老化及耐候性好等，能夠滿足先進易碎蓋的性能要求，開始逐步取代硬質聚氨酯泡沫塑料用于易碎蓋生產(chǎn)。
中國專利zl200810040845.8、日本專利昭和45-16588和美國專利4410639等已經(jīng)發(fā)明了多種不同密度環(huán)氧發(fā)泡材料成型方法，但這些方法主要還是基于化學發(fā)泡原理，工藝較復雜，過程需嚴格控制，否則容易造成氣泡結構不均勻等問題。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種工藝方法簡單、內部泡孔泡孔結構致密均勻的高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料及其制備方法。該方法既保證了成型工藝簡單、泡孔結構容易控制，又能保證環(huán)氧泡沫材料滿足易碎蓋高承壓、耐老化、耐候、長壽命等性能要求。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
所述的一種高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料，其特征在于：所述泡沫材料包括以下組分和重量份數(shù)：環(huán)氧樹脂100份，固化劑10-50份，無機空心填料10-40份，分散劑1-5份，表面活性劑1-5份，偶聯(lián)劑1-5份，稀釋劑5-15份，抗老劑1-5份，阻燃劑0-10份。
所述的一種高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料，其特征在于，其泡沫結構由空心填料內部的空腔來實現(xiàn)，可以不經(jīng)過氣泡的成核和膨脹階段，通過控制填充空心填料的數(shù)量、大小就可以控制泡沫塑料的結構。
優(yōu)選地，所述的環(huán)氧樹脂為雙酚a環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和混合型環(huán)氧樹脂中的一種或幾種。
優(yōu)選地，所述的固化劑為脂肪胺或芳香胺類固化劑。
優(yōu)選地，所述的無機空心填料為空心玻璃微球、陶瓷微珠或它們的組合，粒徑為50～150μm，密度0.30～0.40g/mm3。
優(yōu)選地，所述的分散劑為efka-5044，偶聯(lián)劑為kh-550，表面活性劑為吐溫-20、有機硅油或它們的組合，稀釋劑為苯甲醇，抗老劑為2246，阻燃劑為dbdpe/sb2o3、dmmp或它們的組合。
一種高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
1)按以下組分及重量份數(shù)備料：環(huán)氧樹脂100份，固化劑10-50份，無機空心填料10-40份，分散劑1-5份，表面活性劑1-5份，偶聯(lián)劑1-5份，稀釋劑5-15份，抗老劑1-5份，阻燃劑0-10份。
2)將固化劑在100～140℃熔化，加入環(huán)氧樹脂，低速混合均勻，調節(jié)溫度為30～50℃；
3)將分散劑、表面活性劑、無機空心填料、阻燃劑、抗老劑依次加入攪拌均勻；
4)將稀釋劑迅速加入到混合料中，攪拌20～25s，立即澆注入預熱至30～40℃的模具內發(fā)泡成型；
5)將模具依次升溫至60～90℃、100～130℃和150～180℃各保溫1-2h固化處理；
6)將經(jīng)過固化處理的環(huán)氧泡沫材料與模具一起降溫到45℃以下，脫模得到高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料。
由于采用了以上技術方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果：
1.本發(fā)明的高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料基于空心微珠法成型，無機空心微珠即提供了泡沫材料空腔結構，又作為增強填料提高基體和剛度、強度、尺寸穩(wěn)定性、阻燃性等，能夠滿足先進易碎蓋性能指標要求。
2.本發(fā)明的高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料制備方法不需發(fā)泡劑，工藝流程簡單，無需特殊材料或成型設備，生產(chǎn)效率高，較易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料的制備過程示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明：
實施例1：
本實施例的高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料的制備方法如下：
(1)按以下組分及重量份數(shù)備料：環(huán)氧樹脂(e-51)100份，固化劑(ddm)25份，玻璃微珠(s35)35份，分散劑(efka-5044)1份，表面活性劑(吐溫-20)1.5份，偶聯(lián)劑(kh-550)1.2份，稀釋劑(苯甲醇)6份，抗老劑(2246)1.5份，阻燃劑(dmmp)3份。
(1)將固化劑在110℃熔化，加入雙酚a環(huán)氧樹脂，低速混合均勻，調節(jié)溫度為40℃；
3)將分散劑、表面活性劑、無機空心填料、阻燃劑、抗老劑依次加入攪拌均勻；
4)將稀釋劑迅速加入到混合料中，攪拌25s，立即澆注入預熱至40℃的模具內發(fā)泡成型；
5)將模具依次升溫至90℃，保溫1h，110℃保溫1h，150℃保溫1.5h固化處理；
6)將經(jīng)過固化處理的環(huán)氧泡沫材料與模具一起降溫到45℃以下，脫模得到高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料。
表1列出了依據(jù)實施例1制備出的高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料的各項性能指標試驗數(shù)據(jù)：
表1實施例1高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料的性能指標
實施例2：
本實施例的高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料的制備方法如下：
(1)按以下組分及重量份數(shù)備料：環(huán)氧樹脂(e-51:tde-85＝3:1混合)100份，固化劑(ddm)35份，玻璃微珠(6522)30份，分散劑(efka-5044)2份，表面活性劑(有機硅油)5份，偶聯(lián)劑(kh-550)3份，稀釋劑(苯甲醇)8份，抗老劑(2246)2份，阻燃劑(dbdpe/sb2o3)6份。
(1)將固化劑在110℃熔化，加入雙酚a環(huán)氧樹脂，低速混合均勻，調節(jié)溫度為45℃；
3)將分散劑、表面活性劑、無機空心填料、阻燃劑、抗老劑依次加入攪拌均勻；
4)將稀釋劑迅速加入到混合料中，攪拌20s，立即澆注入預熱至40℃的模具內發(fā)泡成型；
5)將模具依次升溫至80℃保溫2h、130℃保溫2h，160℃保溫1-2h固化處理；
6)將經(jīng)過固化處理的環(huán)氧泡沫材料與模具一起降溫到45℃以下，脫模得到高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料。
表2列出了依據(jù)實施例2制備出的高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料的各項性能指標試驗數(shù)據(jù)：
表2實施例2高強度硬質阻燃環(huán)氧泡沫材料的性能指標
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何更改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。