[发明专利]膨胀固化层复合材料及其制法

说明书

本发明涉及具有膨胀固化环氧树脂组合物层的复合材料及制备这种复合材料的方法，本发明还涉及用于形成这种膨胀层的粉末环氧树脂组合物。

已知的可膨胀粉末环氧树脂组合物使用有机发泡剂，例如偶氮二酰胺。由于闭孔的存在由这种可膨胀的环氧树脂组合物获得的固化层与普通非膨胀层相比具有优越的抗机械和热冲击性。但是这种膨胀层在表面硬度、机械强度和防潮性方面是低劣的。

顺便说明的是，在小尺寸电动机领域，近来的趋向是采用由较粗的电线紧密缠绕的小电枢。在这种情况下，线圈电线缠绕在用绝缘树脂涂覆后的电枢上，这种绝缘树脂层应满足以下的条件：

(1)显示高的抗机械冲击性，并且是难于破裂或破碎的；

(2)甚至在高温情况下，也显示高的表面强度，并能承受缠绕时的绑紧应力；

(3)甚至在交替暴露于高温和低温条件下也显示高的抗热冲击性，并且是难于破裂、破碎或分离的。

已知的可膨胀或不膨胀环氧树脂组合物不能满足所有上述条件。

本发明提供了一种复合材料，它具有膨胀的，固化的环氧树脂组合物层，该层能满足上述条件(1)-(3)。

根据本发明的一个方面，提供了一种复合材料，它包含一基质，和一膨胀固化的环氧树脂组合物层，该层覆盖在所述的基质表面上，并具有封闭的泡孔结构，膨胀比为7-35％，其中大部分所述膨胀层的孔都集中在靠近所述基质和所述膨胀层之间的内界面区域，并且基本上靠近所述膨胀层的外表面区域没有孔。

在本发明的另一方面，提供了一种在基质表面上形成膨胀固化层的方法，包括步骤：

(a)提供一种可膨胀环氧树脂组合物，它在高于固化温度的温度下是可固化的，并且在高于膨胀温度的温度下是可膨胀的，其中膨胀温度高于所述固化温度；

(b)将所述组合物涂布于所述基质的所述表面上，以在所述表面上形成所述组合物的涂层；

(c)在高于所述膨胀温度的温度将所述基质加热，以及(d)将所述涂层的顶表面保持在低于所述膨胀温度但高于所述固化温度的温度下，以致所述涂层固化并膨胀，在所述基质的所述表面上形成所述膨胀固化层，同时所述层的顶表面被保持为未膨胀。步骤(c)在步骤(b)之后，并且是通过高频加热完成的。

本发明还提供了一种粉末环氧树脂组合物，它包括一种环氧树脂，一种酸酐固化剂和一种碱金属碳酸盐，所述碱金属碳酸盐的存在量为每100份所述环氧树脂0.1-2％重量。

本发明将详述如下。

作为用于本发明的环氧树脂，可使用在25℃呈固态的任何一种环氧树脂。合适的环氧树脂的例子有双酚A的二环氧甘油醚，双酚F的二环氧甘油酯，甲酚酚醛清漆环氧树脂，苯酚酚醛清漆环氧树脂，烷基酚酚醛环氧树脂，脂环族环氧树脂，双酚A的氢化二环氧甘油醚，双酚AD的氢化二环氧甘油醚，多元醇(例如丙二醇或季戊四醇)的二环氧甘油醚，由脂族或芳香族羧酸与表氯醇反应而得的环氧树脂，由脂族或芳族胺与表氯醇反应而得的环氧树脂，杂环环氧树脂，含螺环环氧树脂及用环氧基团改性的树脂。这些环氧树脂既可单独使用也可以两或多种其混合物使用。只要所得的粉末组合物不引起结块，也可将液体环氧树脂与固体环氧树脂一起使用。

作为上述环氧树脂的固化剂，可使用脂族、芳族或氢化芳族酸酐。酸酐的例子包括邻苯二甲酸酐，1，2，4-苯三酸酐，1，2，4，5-苯四酸二酐，3，3′，4，4′-二苯酮四羧酸二酐，1，2-亚乙基二醇双脱水苯三酸酯，丙三醇三脱水苯三酸酯，5-(2，5-二氧代四脱水呋喃基)-3-甲基-3-环已烯-1，2-二羧酸酐，四氢化邻苯二甲酸酐，和4，4′-氧联二邻苯二甲酸酐。

如果需要，上述酸酐固化剂可与其它固化剂一起使用，这些固化剂的例子为，硫醇型的，胺型的，聚酰胺型的，硼型的，二氰二酰胺型的，酰肼型的，咪唑型的，酚型的或胺化酰亚胺型的。其中最好使用酚型固化剂。固化剂以这样的量使用，以使其官能团的存在量通常为0.5-1.5当量，量好为0.7-1.2当量，以每当量环氧基团计。

适于与酸酐固化剂一起使用的酚型固化剂是由酚化合物与甲醛反应而得的产物，并且含有至少两个羟基。合适的酚树脂的例子有苯酚酚醛清漆树脂，甲酚酚醛清漆树脂，t-丁基酚酚醛清漆树脂，辛基酚酚醛清漆树脂，壬基酚酚醛清漆树脂和双酚酚醛清漆树脂。这些酚树脂既可单独使用，也可以其两种或多种的混合物使用。由两种或多种不同酚化合物(例如选自双酚A，双酚F，丁基酚和壬基酚)与甲醛反应而得的酚树脂也可用于本发明。酚树脂的量通常为每当量环氧基团0.05-0.8当量。