[发明专利]一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法

权利要求书

1.一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下几个制备步骤：1)将氧化石墨烯置于有机分散剂中超声处理1-2h，然后缓慢加入二异氰酸酯与有机金属类催化剂①的混合溶液，将混合溶液置于无水密闭的条件下恒温反应48-72h，随后过滤干燥得到改性氧化石墨烯；2)将改性氧化石墨烯加入到有机分散剂中超声处理1-2h得到改性氧化石墨烯分散液，随后将其缓慢加入混有环氧树脂与有机金属类催化剂②的体系中，超声机械搅拌处理，得到环氧树脂-二异氰酸酯-氧化石墨烯三位一体的发泡前驱体；3)将发泡前驱体与胺类固化剂按照环氧基与胺基摩尔配比1:0.8-1.0超声机械搅拌处理，随后置于120-140℃下反应一定时间；当预反应体系粘度到达为起始粘度的2-4倍时迅速降低温度到90-110℃，依次加入发泡剂、表面活性剂、增韧剂组分后，超声搅拌处理，得到混合发泡体系,使得固化-发泡分步进行，其中发泡剂、表面活性剂、增韧剂的质量配比为10-15：0.6-1：5-10；4)将混合体系倒入模具中，再进行梯度升温固化，最终制得一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫；所述的发泡剂为碳酸氢钠、偶氮二甲酸二乙酯、偶氮二甲酰胺、对甲苯磺酰肼、3，3’-二磺酰肼二苯砜中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于：所述的有机分散剂为乙二醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯、环己醇、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于：所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于：所述的有机金属类催化剂①为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、环烷酸锌、钛酸四异丁酯中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于：所述的有机金属类催化剂②为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、环烷酸锌、钛酸四异丁酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于：所述的环氧树脂为海因环氧树脂、酰亚胺环氧树脂、有机硅环氧树脂、有机钛环氧树脂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于：所述的胺类固化剂为三乙烯四胺、孟烷二胺、异弗尔酮二胺、间苯二甲胺、二氨基二苯基砜、己二酸二酰肼中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚类、油醇聚氧乙烯醚类、脂肪醇聚氧乙烯醚类、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚类中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于：所述的增韧剂为羧基丁腈橡胶、环氧基丁腈橡胶、聚硫橡胶、液体硅橡胶、聚环氧丙烷橡胶、聚酰胺树脂中的一种或几种。

10.根据权利要求1所述的一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)改性氧化石墨烯的合成工序：将氧化石墨烯添加到有机分散剂中，配置为质量分数0.001-0.005g/ml的悬浮液，溶剂先经过4A分子筛脱水处理；将此悬浮液进行超声处理1-2h以助于分散，超声功率为80-120kW，水浴温度为20-40℃；然后在氮气氛围中滴加二异氰酸酯与有机金属类催化剂①的混合溶液，在相同条件下超声处理0.5-1h，在50-80℃静置保温48-72h；将反应后悬浮液用3-5倍体积丙酮洗涤，3000-5000r/min离心，所制得产物在真空干燥箱中干燥24-48h，温度为室温20-30℃；

(2)发泡前驱体的制备工序：将改性氧化石墨烯加入到有机分散剂中超声处理1-2h，超声功率为80-120kW，得到改性氧化石墨烯分散液；将环氧树脂与有机金属类催化剂②相混合，质量比为100：1-5，油浴搅拌，油浴温度为90-120℃，搅拌速度为300-500r/min；混合均匀后，保持氮气氛围，以每滴1-3s的速度滴加改性氧化石墨烯分散液，保证改性石墨烯中的异氰酸酯基团含量与环氧树脂中的环氧基团含量摩尔比为1：3-8，温度不变并超声机械搅拌，搅拌速度为500-800r/min，超声功率为80-120kW；滴加完成后，将混合体系分段升温，第一段温度为100-120℃，时间为1-2h；第二段温度为140-160℃，时间为4-6h；第三段温度为180-200℃，时间为2-3h；从而制得环氧树脂-二异氰酸酯-氧化石墨烯三位一体的发泡前驱体；

(3)固化-发泡分步操作工序：将(2)中制得的发泡前驱体与胺类固化剂按照环氧基与胺基摩尔配比1:0.8-1.0超声机械搅拌处理，搅拌温度为120-140℃，搅拌速度为200-400r/min，超声功率为80-120kW，体系粘度到达为起始粘度的2-4倍时，迅速降低温度至90-110℃，加入质量配比为10-15：0.6-1：5-10的发泡剂、表面活性剂、增韧剂，搅拌5-15min，搅拌速度为600-800r/min，从而制得适宜于发泡的混合发泡体系；

(4)环氧泡沫制备工序：将混合发泡体系倒入提前预热的阀门开合式模具中，保持温度在110-130℃进行闭模发泡，待树脂体系到达凝胶点，改为开模发泡并梯度升温固化，第一段温度为140-160℃，时间为3-5h；第二段温度为160-180℃，时间为1-3h；将样品冷却脱模后，最终制得一种高隔热高抗压低密度耐热型复合环氧泡沫。