一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法

本发明属于环氧树脂发泡材料的，涉及一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法。

背景技术：

1、环氧树脂，作为一种典型的热固性塑料，以此为基体制备的环氧树脂发泡材料具有耐高温、固化时间短以及出色的机械性能等优点，也因此被广泛应用于多个领域。然而，随着科技的迅猛发展，社会对材料性能的要求也日益提高，现有技术制备的环氧树脂发泡材料在耐热性和力学性能方面已逐渐难以满足社会的高标准需求。因此，如何进一步提升环氧树脂发泡材料的耐热性和力学性能，成为了当前亟待解决的重要课题。

2、如文献1（固态环氧树脂发泡材料的制备及其性能研究[d].湖北工业大学,2019.）中是以固态环氧树脂为基体，双氰胺为固化剂，4,4'--氧代双苯磺酰肼（obsh）为发泡剂，采用化学发泡法制备固态环氧发泡材料。但是制备的固态环氧树脂发泡材料的tg（玻璃化转变温度）只在120℃左右，并且在90℃下固态环氧树脂发泡材料的力学性能就会开始严重衰减。

3、文献2（epoxy composite foams with excellent electromagneticinterference shielding and heat‐resistance performance[j].journal of appliedpolymer science, 2018:46013.doi:10.1002/app.46013.）中是将多壁碳纳米管(mwcnts)和镀镍碳纤维(nicfs)组成的多尺度导电网络系统引入泡沫材料中，受益于nicfs和mwcnts之间的协同效应，最终制得的环氧树脂泡沫材料的tg在178.3℃。但是制得的环氧树脂泡沫材料尚未达到航空领域所要求的在180℃环境下稳定使用的标准，为了确保其在高温下的力学性能不出现显著衰减，所制得的材料的玻璃化转变温度（tg）必须显著高于其工作环境温度，具体而言，tg值至少需要比180℃高出30℃，这样，当环氧树脂泡沫材料在180℃条件下使用时，其力学性能才能保持稳定，从而满足航空领域的严苛要求。

4、因此，研究一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，以解决上述问题，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，将热膨胀树脂片材放入模具中，之后将装有热膨胀树脂片材的模具放入平板硫化机中，固化发泡处理制得耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料；

4、热膨胀树脂片材的制备过程为：将双马来酰亚胺(bmi)、邻二烯丙基双酚a（bba）、热膨胀微球、环氧树脂(ep)和4,4二氨基二苯砜（dds）在130~150℃下搅拌2~4h得到混合树脂液，混合树脂液置于模具中，在60~90℃和0.1mpa的条件下进行热压，然后冷却至室温形成厚度为1~5mm的热膨胀树脂片材；

5、双马来酰亚胺和邻二烯丙基双酚a的质量比为4:1~3，邻二烯丙基双酚a、热膨胀微球、环氧树脂和4,4二氨基二苯砜的质量比为1~3:3~10:20:10~15。

6、作为优选的技术方案：

7、如上所述的一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的泡孔孔径为300~600μm，玻璃化转变温度为228~268℃；耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料在室温下的压缩强度为5.5~9mpa，在180℃条件下的压缩强度为1.3~6mpa。

8、如上所述的一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，热膨胀微球的粒径为15~45μm。

9、如上所述的一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，固化发泡处理的工艺为：先在170~190℃处理0.5~2h，再在200~210℃处理1~2h，最后在220~240℃处理1~2h。

10、如上所述的一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，热膨胀树脂片材的膨胀力为0.3~0.5mpa。

11、发明原理：

12、热膨胀树脂片材的制备过程中，bmi分子结构中由于羰基的吸电子作用，其c=c键为缺电子双键，与烯丙基化合物bba首先进行双烯加成，生成：的中间体。在130~150℃的温度下，bmi的双键与中间体进行diels-adler反应，即阴离子聚酰亚胺低聚物与双烯反应中间体发生反应生成具有梯形结构的高交联密度聚合物（本发明bmi与bba的质量比为4:3~4:1，换算成摩尔比为2:1.74~3.45:1，而二者参加反应的基团的当量比为1:1，所以可以保证bmi与bba反应后有剩余的马来酰亚胺基团可以进行后续与中间体的反应）；在将热膨胀树脂片材进行固化发泡处理的过程中，上述产生的具有梯形结构的高交联密度聚合物与dds通过michael加成反应生成共聚物，共聚物氨基上的活泼氢与环氧基团发生开环反应，形成交联网络结构。由于分子结构具有高交联和网状结构的特性使得泡沫材料的力学性能和耐热性能均有显著提升，具有较高的玻璃化转变温度，提升了在常温条件下的力学性能同时在外界环境温度较高时也能保持很好的力学性能，很好地解决了传统环氧泡沫随温度升高力学性能损失严重的问题。

13、有益效果：

14、（1）本发明是将具有梯形结构的高交联密度聚合物与dds通过michael加成反应生成共聚物，共聚物氨基上的活泼氢与环氧基团发生开环反应，形成交联网络结构，从而大大提高其耐热性能。

15、（2）本发明制备的耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料在室温和高温条件下的力学性能的衰减较小。

技术特征：

1.一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，其特征在于：将热膨胀树脂片材放入模具中，之后将装有热膨胀树脂片材的模具放入平板硫化机中，固化发泡处理制得耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料；

2.根据权利要求1所述的一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，其特征在于，耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的泡孔孔径为300~600μm，玻璃化转变温度为228~268℃；耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料在室温下的压缩强度为5.5~9mpa，在180℃条件下的压缩强度为1.3~6mpa。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，其特征在于，热膨胀微球的粒径为15~45μm。

4.根据权利要求3所述的一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，其特征在于，固化发泡处理的工艺为：先在170~190℃处理0.5~2h，再在200~210℃处理1~2h，最后在220~240℃处理1~2h。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，其特征在于，热膨胀树脂片材的膨胀力为0.3~0.5mpa。

技术总结本发明属于环氧树脂发泡材料的技术领域，公开了一种耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的制备方法，其制备方法为：将双马来酰亚胺、邻二烯丙基双酚A、热膨胀微球、环氧树脂和4,4二氨基二苯砜在130~150℃下搅拌2~4h得到混合树脂液，混合树脂液置于模具中，在60~90℃和0.1MPa的条件下进行热压，然后冷却至室温形成厚度为1~5mm的热膨胀树脂片材，随后将热膨胀树脂片材放入模具中，再将装有热膨胀树脂片材的模具放入平板硫化机中，固化发泡处理制得耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料。本发明提高了耐高温热膨胀环氧树脂泡沫材料的耐热性能，并且保证其在室温和高温条件下的力学性能的衰减较小。技术研发人员：孙泽玉,耿子骞,康东旭,彭子尧,秦银乐受保护的技术使用者：东华大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10