[发明专利]一种潜伏性环氧树脂固化‑发泡剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种新型的潜伏性环氧树脂固化-发泡剂及其制备方法，属于塑料助剂技术领域。

背景技术

环氧树脂是热固性高分子材料中最重要的品种之一，由于其具有力学性能好、耐热性能高、粘结力强、耐水解和化学腐蚀性能好的优点而应用广泛。其泡沫材料在交通工具、高强隔热隔音材料、高强海洋漂浮材料、风电材料、泡沫灌封胶等领域有广泛应用。

发泡剂是泡沫塑料中气泡产生的根源，用量巨大。对于发泡剂的评价一般基于发泡效率、性价比及对环境和人员健康的影响几方面进行。发泡剂的发泡原因可以基于或化学或物理机理。传统的发泡剂中，偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)是应用面较广的典型化学发泡剂，一氟二氯乙烷(HCFC-141b)是主要应用于聚氨酯泡沫的典型物理发泡剂。这些发泡剂都是基于化石燃料来源的有机化合物，其本身的生产和使用会造成环境碳排放的增加。

近年来，基于降低碳排放的需要，采用环保型非化石燃料来源的发泡剂来代替用量巨大的传统化石燃料来源发泡剂的呼声越来越高。在新型发泡剂中，二氧化碳(CO₂)由于来源广泛、成本低廉、环境友好、对人基本无毒的优点日益受到重视。但处于自然状态的CO₂气体难以直接利用，因此如何将CO₂在一定条件下“固定化”使之便于利用，然后再控制条件使其释放出来作为塑料的发泡气源，是高分子材料发泡技术的重要发展方向。利用超临界CO₂技术制备热塑性泡沫塑料的技术已发展较为成熟，但超临界CO₂在热固性高分子泡沫材料中的应用却报到很少。这时因为超临界CO₂的存在依赖于体系的高压条件。这一条件与热塑性高分子的挤出、注塑等密闭加工工艺具有相容性，而与热固性高分子的加工工艺相容性相对较差。当在需要进行预聚体浇注成型、使用预聚体与增强材料复合或利用现场浇注发泡起粘结作用时，使整个施工工序都处于高压环境下是不现实的。

目前，环氧树脂发泡常用的发泡剂还是AC类发泡剂。也有利用含氢硅油与作为固化剂的胺活泼氢(Stefani PM,Barchi AT,Sabugal J,Vazquez A.Characterization of epoxy foams.J Appl Polym Sci,2003,90(11):2992-2996)及铝粉和碱的反应(环氧树脂泡沫保温材料新配方问世.化工文摘,2005,(02):55)产生氢气作为气源的发泡方法报道，但氢气高度易燃，同时会需要消耗额外的胺固化剂和碱。专利CN 1045530463 A(一种环氧树脂泡沫塑料的制备方法)公开了以水为发泡剂的环氧树脂发泡方法，但由于水的极性大，与环氧树脂的相容性差，当发泡组合料存放时间稍长时，水会与环氧树脂发生分离，继而影响物料及所得泡沫的均匀性。

环氧树脂发泡体系的另一缺点是其通常以双包装形式使用。发泡操作前，双组份必须进行准确的计量和充分的混合，相对于单包装操作的工艺性较差，更不便于现场发泡使用。环氧树脂的发泡过程包括起泡和固化两个前后紧密相连的过程。这就需要同时添加发泡剂和固化剂，同时二者的作用温度必须严格匹配，才能形成泡孔结构可控的泡沫塑料。如果气泡产生和膨胀速度过快，而固化速度过慢，则会发生泡孔过大甚至破泡的问题。而固化过快，则基体失去变形能力，气泡不能产生。现有的发泡剂和潜伏型固化剂的作用温度太高或匹配性较差，使得单组份环氧树脂发泡组合料的研制成为行业内的难题。如中国专利CN10286347 A公开了一种耐高温高强度环氧泡沫塑料及其及制备方法，但仍采用非环境友好型偶氮二甲酰胺类发泡剂和4,4’-二氨基二苯砜(DDS)类固化剂，无法实现发泡体系的单组份化。