[发明专利]环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本申请提供一种环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：将环氧树脂、增韧改性剂、表面活性剂、发泡剂和阻燃剂混合，得到预混料；将该预混料从单螺杆挤出机的主喂料口加入，填充纤维和固化剂从侧喂料口加入，通过螺杆从模头挤出，得到共混料；将该共混料采用高温烘道进行加热固化，即可制备得到高强、高韧、阻燃且轻量化的环氧树脂复合材料。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

随着轨道交通、新能源汽车、军工船舶等领域对轻量化、环保、低烟毒性、无卤阻燃的要求越来越高，人们对新型轻质高强阻燃防火材料的需求也在日益增长。其中，片状模塑料(SMC)是目前应用最广的一类轻量化复合材料，其加工方法简单，产品形式多样化，密度可低至2.0g/cm³，相比传统钢材和铝型材有明显的减重优势。

目前的SMC的轻量化技术主要通过加入空心玻璃微珠来实现。《塑料工业》2007年第35卷第3期P51～P53中描述了：引入10％质量分数的空心玻璃微珠可以实现在基本不降低SMC片状模塑料力学强度的前提下，使材料密度降低约20％，即SMC的相对密度从1.7g/cm³降低至1.4g/cm³。然而，随着人们对节能环保阻燃及轻量化要求的不断提高，对SMC的轻量化也提出了更高的要求，空心玻璃微珠的含量进一步增加虽然会进一步降低材料密度，但是却会导致SMC片状模塑料的力学强度迅速降低。

而对于传统结构泡沫而言，虽然其密度非常低(150kg/m³～200kg/m³)，可以实现进一步减重，但却存在强度低(抗压强度＜2MPa)、脆性大等缺点，而且如果还需同时满足阻燃要求，则其强度和韧性还会进一步大幅降低，难以满足使用要求。

因此，开发一种高强、高韧且兼具阻燃特性的轻量化材料具有十分重要的意义。

发明内容

基于此，有必要提供一种高强、高韧、阻燃且轻量化的环氧树脂复合材料。

此外，本申请还提供一种上述环氧树脂复合材料的制备方法。

一种环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将环氧树脂、增韧改性剂、表面活性剂、发泡剂和阻燃剂混合，得到预混料；

将所述预混料从单螺杆挤出机的主喂料口加入，填充纤维和固化剂从侧喂料口加入，通过螺杆从模头挤出，得到共混料；

将所述共混料采用高温烘道进行加热固化，得到所述环氧树脂复合材料。

在其中一个实施例中，以质量份数计，所述环氧树脂为100份，所述增韧改性剂为10～30份，所述表面活性剂为3～5份，所述发泡剂为1～10份，所述阻燃剂为20～40份，所述填充纤维为10～40份，所述固化剂为20～50份。

在其中一个实施例中，所述单螺杆挤出机的挤出温度为40℃～50℃，停留时间为4～6分钟；所述模头的温度为55℃～65℃，停留时间为2～4分钟；

所述高温烘道为热风循环两段式加热烘道，前段烘道的温度为75℃～85℃，停留时间为19～21分钟；后段烘道的温度为115℃～125℃，停留时间为9～11分钟。

在其中一个实施例中，所述增韧改性剂选自聚醚型聚氨酯树脂、聚酯型聚氨酯树脂及丙烯酸树脂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述填充纤维选自玻璃纤维及碳纤维中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、氢氧化物和端羟基聚硅氧烷的组合。

在其中一个实施例中，所述阻燃剂中磷酸酯类阻燃剂、氢氧化物和端羟基聚硅氧烷的质量比为7～8:10～30:2～3。