[发明专利]一种微球复合泡沫材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于泡沫材料领域，特别是涉及一种微球填充树脂的复合泡沫材料的制备方法。

背景技术

微球复合泡沫是在聚合物中填充空心微球和其他的中空颗粒经混合、成型、固化而制备的一种泡沫材料。微球复合泡沫材料具有密度低、强度高，特别是优越压缩性能、高的模量与重量比、优良的加工性能以及优越的隔热隔音性能和电性能等特性，在航天、航空、海洋开发、建筑等领域具有广阔的应用前景。

与通过填加在基体材料中的发泡剂受热膨胀或分解的化学发泡相比，微球复合泡沫材料在成型过程中可以避免化学发泡材料成型过程中难以控制工艺参数的缺点。易于成型，设备费用低，生产效率高，能耗小，而且可选择的范围广泛的微球填充物和基体的种类以及含量使得微球复合泡沫材料的性能更加优异。但是在制备这类微球复合泡沫材料时，也经常存在着一些难点：一是填充微球的密度相对树脂一般较轻，固化过程容易出现分层现象导致复合泡沫材料的不均匀性；二是填充的微球的含量较大时，树脂内部的空气的逃逸路径受到微球的阻止无法排出导致泡沫材料内部的气泡孔径和微球分布无法控制。已有文献中报道的复合泡沫材料制备工艺为传统的树脂固化工艺，如北京航空航天大学卢子兴，石上路，邹波等，“环氧树脂复合泡沫材料的压缩理学性能”，《复合材料学报》，2005，22(4)：17-22，采用常温快速固化工艺。但以往的复合泡沫材料制备工艺制度不关注泡沫材料内部中的微球分布情况，特别对于精密的泡沫工件而言，泡沫材料中的微球的分布情况是非常重要影响因素。因此，如不解决以上微球复合泡沫材料制备工艺中存在分层和微球分布不均匀等难题，会极大地制约复合泡沫材料各种性能提高与应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微球复合泡沫材料的制备方法，该方法制备过程简单，填充的微球分布均匀。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种微球复合泡沫材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)混料、排泡和成型步骤：按：空心微球为环氧树脂重量的0.1～6wt％，固化剂为环氧树脂重量的10～15wt％；增塑剂为环氧树脂重量0～20wt％，稀释剂为环氧树脂重量的0～20wt％，选取环氧树脂、空心微球、固化剂、增塑剂和稀释剂，备用；

将环氧树脂、空心微球、固化剂、增塑剂和稀释剂放入搅拌器中搅拌混合，得混合物料；然后通过辊压机对混合物料进行辊压排泡处理得混合均匀的树脂浆体(达到均匀混合、排除气泡的目)；将树脂浆体倒入模具成型；

2)前期低温固化步骤：将装有树脂浆体的模具放入低温真空条件的容器中，固化5～10h，得到高粘度树脂体；

3)后期固化步骤：将高粘度树脂体进行后期固化处理，先在固化温度为20～50℃条件下，固化12～24h，然后升温至100～120℃，固化2～4h；得微球复合泡沫材料。

步骤1)所述的搅拌混合的时间为10～30min。

步骤1)所述的通过辊压机对混合物料进行辊压排泡处理中的辊缝宽度为0.1～1.0mm，辊压排泡1～3次。

步骤2)所述的低温为-5～5℃，所述的真空条件是真空度为10^-1Pa以上(含10^-1Pa)。

所述的环氧树脂为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、线型脂肪族类、脂环族类环氧树脂中的任意一种或任意二种以上的混合(含任意二种)，任意二种以上混合时为任意配比。

所述的空心微球是空心塑料微球、空心玻璃微球或空心陶瓷微球，平均粒径为10～100μm。

所述的固化剂为多元胺类或改性多元胺类固化剂，如多乙烯多胺、三乙烯四胺或二亚乙基五胺等。

所述的增塑剂为聚醚、含氟聚醚、聚醚聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚丙烯酸酯类、聚丁二烯或硅橡胶类橡胶。

所述的稀释剂为单环氧基活性稀释剂或双环氧基活性稀释剂，如正丁基缩水甘油醚、正辛醇缩水甘油醚、二乙二醇缩水甘油醚、1，4环己烷二甲醇缩水甘油醚。

所述的增塑剂加入量最佳为环氧树脂重量1～15wt％。

所述的稀释剂加入量最佳为环氧树脂重量的1～15wt％。

本发明的有益效果是：

1、该方法制备过程简单、能耗小；可操作性强，易工业化投资。