[发明专利]一种低导热气凝胶类环氧树脂隔热复合材料的制备方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种低导热气凝胶类环氧树脂隔热复合材料的制备方法，本发明采用酸酐类固化剂以及特定比例与方法将气凝胶颗粒与环氧树脂进行混合，利用真空干燥器负压排气泡，在不同梯度转速下离心混料，从而大幅度改善了气凝胶在环氧树脂基体中的分散效果，改善了复合材料的固化强度，使制备得到的气凝胶类环氧树脂隔热复合材料分散性好、导热系数低。采用本发明方法可以有效改善气凝胶在环氧树脂基体的分散效果，保证固化后材料的结构完整性，提高了复合材料的固化强度，降低复合材料的导热系数，提高隔热性能。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种低导热气凝胶类环氧树脂隔热复合材料的制备方法。

背景技术

环氧树脂由于具有优异的力学性能、加工性能、耐腐蚀性能、介电性能和热稳定性能，被广泛应用于电子、电气、保温材料等行业。气凝胶颗粒是一种具有纳米尺度孔隙的二氧化硅(粒径15-50微米)无机隔热材料。由于气凝胶颗粒具有高孔洞率(90-95％)、高比面积(600-800m²/g)以及低密度的特点，从而使材料本身具有极佳的隔热保温性能、以及高吸附、阻燃憎水、绿色环保的优异性能。气凝胶颗粒作为一种轻质的隔热材料，可以提高环氧树脂基体的隔热性能。然而，高交联度环氧树脂在性质上是刚性和脆性的，并且具有较差的抗裂性，而且纯环氧树脂的导热系数在0.2-0.4W/m·k左右,因而限制了其在某些领域中的保温效果。

近年来，研究人员对气凝胶/环氧树脂复合材料的隔热性能进行了大量的研究。但是，由于气凝胶颗粒质地轻，不能很好的分散在环氧树脂中，而且固化材料极易分层，导致气凝胶/环氧树脂复合材料的固化强度小，隔热效果差。当前，气凝胶/环氧树脂复合材料的制备方法是首先采用机械搅拌的方式对气凝胶和环氧树脂进行混料，然后采用胺类固化剂在120℃下进行固化制得。但采用胺类固化剂在120℃下进行固化，会出现固化不彻底、界面粘结不牢、复合材料强度低、容易破碎等问题；同时，机械搅拌会引入大量气泡，而且气凝胶颗粒分散性很差，导致固化后的复合材料结构疏松，失去结构完整性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种气凝胶类环氧树脂隔热复合材料的制备方法，该方法可以改善气凝胶颗粒在环氧树脂中的分散效果，促进复合材料结构完整性，有效降低环氧树脂基体的导热系数。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种低导热气凝胶类环氧树脂隔热复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、将环氧树脂与酸酐类固化剂、稀释剂、催化剂一起混匀后加入气凝胶颗粒，先在1500-2500转下离心混料2-4min，再在-15psi条件下排气泡10-15min，最后在3500-4500转下离心混料3-5min，得到预混浆料；

S2、将预混浆料转移至模具中，经振动混匀和固化后制备得到低导热气凝胶类环氧树脂隔热复合材料。

优选地，步骤S1中，加入气凝胶颗粒后先在2000转下离心混料2min，再在-15psi条件下排气泡10min，最后在4000转下离心混料3-5min。

优选地，所述气凝胶颗粒的分散量为2％-2.5％。具体地，所述气凝胶颗粒的分散量为2.5％。

本发明采用酸酐类固化剂以及特定比例与方法将气凝胶颗粒与环氧树脂混合，利用真空干燥器负压排气泡，在不同梯度转速下离心混料，从而改善了气凝胶颗粒在环氧树脂中的分散效果，促进复合材料的结构完整性，提高气凝胶颗粒/环氧树脂复合材料的隔热性能。

优选地，所述气凝胶颗粒的粒径范围为15-50微米。

优选地，所述酸酐类固化剂包括甲基六氢邻苯二甲酸酐。

优选地，所述稀释剂包括乙醇、丙酮和二甲苯中的至少一种。具体地，所述稀释剂为丙酮。