CN113248873A - 一种低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环氧树脂泡沫材料，所述环氧树脂泡沫材料的密度为70～200kg/m3；所述环氧树脂泡沫材料的孔径为0.2～0.5mm。这是一种既具有低密度，性能还能保持较高的水准，还兼具导电吸波功能的环氧树脂泡沫，该环氧树脂泡沫材料在加入吸波剂填料后，其密度仍然仅为70～200kg/m3，并且实现了充分发泡，同时综合性能也维持在了基本水准。本发明利用物理发泡和化学发泡的方法相结合的方式，利用化学发泡时存在的热量堆积，采用特定的物理发泡剂，在膨胀时能够吸收化学发泡时带来的热量积蓄，而化学发泡剂又解决了密度过大的问题。此外，本发明提供的制备方法工艺简单、易于控制，有利于实现工业连续化生产。
Description
技术领域
本发明属于导电吸波环氧树脂泡沫材料技术领域，涉及一种环氧树脂泡沫材料及其制备方法，尤其涉及一种低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料及其制备方法。
背景技术
随着电子信息社会的不断发展，使得具有特殊导电性能的复合材料日益收到人们的关注。环氧树脂相比与酚醛树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂等具有力学性能好、耐热性好、耐水性好、耐化学腐蚀性能优异等优点，环氧树脂基复合材料在风电、轨道交通、航天航空、汽车等领域都有着广泛的应用。介于环氧树脂具有诸多优良的性能，
发明专利CN107868409A将环氧树脂与导电材料复合固化形成导电复合材料，但是这类方法得到的材料密度大，不满足现代社会的轻量化、低碳经济的发展需求。将环氧树脂通过物理化学的发泡工艺制成环氧树脂泡沫，能获得某些优于传统泡沫的特性，使得环氧树脂泡沫在一些领域会有更好的应用。相比于传统的聚氨脂、苯乙烯、聚丙烯泡沫，环氧树脂泡沫的力学性能、热耐性、耐候性、吸湿性都要远远的优于他们。相对于新型的PVC硬质泡沫、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(PMI)，环氧树脂泡沫具有较好的耐腐蚀性、高压缩模量、耐化学腐蚀性、高树脂基相容性。这些优异的性能使得导电吸波环氧树脂泡沫在航天航空、深海探索、军事、通讯等领域有着广泛的应用。然而，随着各应用行业对于环氧树脂泡沫性能上的要求进一步提升，低密度综合性能稳定多功能等方面成为了阻碍环氧树脂泡沫继续发展的瓶颈。
环氧树脂泡沫大体上可以分为三种制备方法：化学发泡法、物理发泡法和空心微球填充法。化学发泡法主要是利用树脂固化热使得配方中的化学发泡剂分解产生气体。物理发泡法是在树脂中加如低沸点液体或者可膨胀的微球作为发泡剂，利用树脂固化热来发泡。空心微球填充法是在环氧树脂中直接填充空心玻璃微球或者空心碳微球等，树脂再经过固化后值得泡沫。如公开号为CN101289570A的专利用化学发泡剂制得密度为300g/cm3压缩强度为1MPa左右的环氧树脂泡沫。公开号为CN85106037A用空心玻璃微珠为填充材料，制得环氧树脂泡沫，密度为600kg/cm3，公开号为CN1827691A的专利用可膨胀空微球制备了环氧树脂泡沫，密度能达到300g/cm3。而加入导电吸波等填料时，就更加使得环氧树脂泡沫的密度大幅提高，发明专利CN108929518A利用环氧树脂中加入中空玻璃微球、导电填料制得密度为850g/cm3的导电泡沫。
但是上述几种发泡方式也均存在相应的问题，化学发泡难于控制，致使发泡材料综合性能下降，而物理发泡和空心微球填充法又存在密度较高的缺陷，再加上多功能添加剂，则密度进一步增高。
因此，如何找到一种更加适宜的方式，能够得到具有低密度，综合性能好，还能具有多功能的环氧树脂泡沫，已成为本领域诸多研发型企业和一线研究人员亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种环氧树脂泡沫材料及其制备方法，特别是一种低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料，本发明通过物理发泡剂和化学发泡剂结合使用，实现发泡能力最大化，在大量加入吸波导电材料后亦能得到较低密度的导电吸波环氧树脂泡沫，性能还能保持较高的水准，而且工艺简单、易于控制，有利于实现工业连续化生产。
本发明提供了一种环氧树脂泡沫材料，所述环氧树脂泡沫材料的密度为70～200kg/m3；
所述环氧树脂泡沫材料的孔径为0.2～0.5mm。
优选的，所述环氧树脂泡沫材料由物理发泡材料和化学发泡剂共同发泡后得到；
所述环氧树脂泡沫材料具有均匀的泡孔分布；
所述环氧树脂泡沫材料中含有吸波剂；
所述环氧树脂泡沫材料的芯部不具有内部烧芯和/或爆聚所产生的黄色外观。
优选的，所述物理发泡材料包括可膨胀微球；
所述化学发泡剂包括有机发泡剂；
所述有机发泡剂包括偶氮类化学发泡剂和/或磺酰肼类化学发泡剂；
所述泡孔为闭孔结构。
优选的，所述化学发泡剂包括偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈和2，4-二甲苯二磺酰肼的一种或多种；
所述物理发泡材料与所述化学发泡剂的质量比为(2～10)：(0.1～2)；
所述环氧树脂泡沫材料为低密度导电吸波环氧树脂泡沫。
本发明提供了一种环氧树脂泡沫材料，按原料质量份数计，包括
优选的，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂；
所述固化剂包括二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、二乙烯三胺、间苯二胺、聚酰胺和乙二胺中的一种或多种；
所述吸波剂包括导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、石墨烯和导电碳纤维中的一种或多种；
所述物理发泡材料包括可膨胀微球；
所述化学发泡剂包括偶氮类化学发泡剂和/或磺酰肼类化学发泡剂；
所述增韧剂包括丁腈橡胶、聚酰胺树脂、聚硫橡胶、端羟基液体丁腈橡胶和氯丁橡胶中的一种或多种。
优选的，所述双酚A环氧树脂包括E-54、E-51、E-44、E-31和E-20中的一种或多种；
所述可膨胀微球包括053DU40、EML101、EMH204、120DU25、130DU25、FN-100M和FN-105中的一种或多种；
所述化学发泡剂包括偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈和2，4-二甲苯二磺酰肼中的一种或多种；
所述触变剂包括气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、有机膨润土、高岭土和氢化蓖麻油中的一种或多种；
所述的表面活性剂包括吐温-20、AK-8805、AK-8882、B-4900、B-8870、L-64或L-44。
所述无机填料包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石和云母中的一种或多种。
本发明提供了一种上述技术方案任意一项所述的环氧树脂泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂、固化剂、吸波剂、增韧剂、触变剂、表面活性剂和无机填料混合后，在模具中进行预聚反应，得到反应体系；
(2)将物理发泡材料和化学发泡剂再次混合后，加入上述步骤得到的反应体系中，进行发泡固化后，再经过后固化，得到环氧树脂泡沫材料。
优选的，所述混合的方式包括高速搅拌；
所述混合的转速为500～2000r/min；
所述模具包括铝模；
所述预聚反应的温度为50～80℃；
所述预聚反应的时间为1～2小时；
优选的，所述再次混合的方式包括高速搅拌；
所述再次混合的转速为500～2000r/min；
所述发泡固化的温度为100～120℃；
所述发泡固化的时间为1～2小时；
所述后固化的温度为150～160℃；
所述后固化的时间为2～4小时。
本发明提供了一种环氧树脂泡沫材料，所述环氧树脂泡沫材料的密度为70～200kg/m3；所述环氧树脂泡沫材料的孔径为0.2～0.5mm。与现有技术相比，本发明对环氧树脂泡沫的制备过程进行研究，特别针对性的选择了发泡过程，认为化学发泡剂达到一定温度分解，发泡，随着交联反应的进行，放出热量，热量堆积，使得内部烧芯，爆聚，综合性能下降；而物理发泡剂或者填充空心微球的方法，由于其固有发泡材料的缺陷，得到的泡沫体密度较大，难以解决。
本发明得到了一种既具有低密度，性能还能保持较高的水准，还兼具导电吸波功能的环氧树脂泡沫，该环氧树脂泡沫材料在加入吸波剂填料后，其密度仍然仅为70～200kg/m3，并且实现了充分发泡，泡孔的孔径达到了0.2～0.5mm，同时综合性能也维持在了基本水准，没有出现明显的下降。本发明创造性的利用物理发泡和化学发泡的方法相结合的方式，利用化学发泡时存在的热量堆积，采用特定的物理发泡剂，在膨胀时需要吸收热量，能够吸收化学发泡时带来的热量积蓄，而化学发泡剂又解决了密度过大的问题。
本发明进一步通过控制固化剂含量比例、物理发泡剂、化学发泡剂型号的选择，实现了环氧树脂基的发泡反应与树脂固化成型的协同控制。通过控制物理发泡剂和化学发泡剂的配方比例，实现发泡能力最大化，避免出现物理发泡剂密度大、化学发泡剂烧芯、爆聚等现象，实现在大量加入吸波导电材料后亦能得到较低密度同时具有导电吸波功能的环氧树脂泡沫，而且性能还能保持较高的水准。此外，本发明提供的制备方法工艺简单、易于控制，有利于实现工业连续化生产。
实验结果表明，本发明所提供的低密度导电吸波环氧树脂泡沫密度能够达到100kg/m3以下，玻璃化转变温度达到160℃，具有一定的耐温性能，其压缩强度能够达到5Mpa左右，相比于常见的低密度硬质泡沫，力学性能有较大的提升。并且同时，在8～18GHz的扫频范围内，最大吸收峰值R在-15.0dB左右，在8～18GHz频率范围内材料的反射率均<10dB。其具有较好的吸波性能。
附图说明
图1为现有的化学发泡法制备的环氧树脂泡沫材料的芯部照片；
图2为本发明制备的环氧树脂泡沫材料的芯部照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或聚环氧树脂泡沫制备领域常规的纯度要求。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明提供了一种环氧树脂泡沫材料，所述环氧树脂泡沫材料的密度为70～200kg/m3；
所述环氧树脂泡沫材料的孔径为0.2～0.5mm。
在本发明中，所述环氧树脂泡沫材料优选由物理发泡材料和化学发泡剂共同发泡后得到。
在本发明中，所述物理发泡材料优选包括可膨胀微球。
在本发明中，所述化学发泡剂优选包括有机发泡剂，更具体的，所述有机发泡剂优选包括偶氮类化学发泡剂和/或磺酰肼类化学发泡剂，更优选为偶氮类化学发泡剂或磺酰肼类化学发泡剂。
在本发明中，所述化学发泡剂优选包括偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈和2，4-二甲苯二磺酰肼的一种或多种，更优选为偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈或2，4-二甲苯二磺酰肼。
在本发明中，所述物理发泡材料与所述化学发泡剂的质量比优选为(2～10)：(0.1～2)，更优选为(3～9)：(0.1～2)，更优选为(4～8)：(0.1～2)，更优选为(5～7)：(0.1～2)，更优选为(2～10)：(0.5～1.6)，更优选为(2～10)：(0.9～1.2)。
在本发明中，所述环氧树脂泡沫材料优选具有均匀的泡孔分布，更具体的，所述泡孔优选为闭孔结构。
在本发明中，所述环氧树脂泡沫材料优选为低密度导电吸波环氧树脂泡沫。具体的，所述环氧树脂泡沫材料中优选含有吸波剂。
在本发明中，所述环氧树脂泡沫材料的芯部优选不具有内部烧芯和/或爆聚所产生的黄色外观，更优选为不具有内部烧芯和爆聚所产生的黄色外观。
本发明提供了一种环氧树脂泡沫材料，按原料质量份数计，包括
本发明所述环氧树脂的加入量为50～70重量份，优选为54～66重量份，更优选为58～62重量份。所述环氧树脂优选包括双酚A环氧树脂，具体的，所述双酚A环氧树脂优选包括E-54、E-51、E-44、E-31和E-20中的一种或多种，更优选为E-54、E-51、E-44、E-31或E-20。
本发明所述固化剂的加入量为3～15重量份，优选为5～13重量份，更优选为7～11重量份。所述固化剂优选包括二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、二乙烯三胺、间苯二胺、聚酰胺和乙二胺中的一种或多种，更优选为二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、二乙烯三胺、间苯二胺、聚酰胺或乙二胺。
本发明所述吸波剂的加入量为5～15重量份，优选为7～13重量份，更优选为9～11重量份。所述吸波剂优选包括导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、石墨烯和导电碳纤维中的一种或多种，更优选为导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、石墨烯或导电碳纤维。
本发明所述物理发泡材料的加入量为2～10重量份，优选为3～9重量份，更优选为4～8重量份，更优选为5～7重量份。所述物理发泡材料优选包括可膨胀微球，具体的，所述可膨胀微球优选包括053DU40、EML101、EMH204、120DU25、130DU25、FN-100M和FN-105中的一种或多种，更优选为053DU40、EML101、EMH204、120DU25、130DU25、FN-100M或FN-105。
本发明所述化学发泡剂的加入量为0.1～2重量份，优选为0.5～1.6重量份，更优选为0.9～1.2重量份。所述化学发泡剂优选包括偶氮类化学发泡剂和/或磺酰肼类化学发泡剂，更优选为偶氮类化学发泡剂或磺酰肼类化学发泡剂。具体的，所述化学发泡剂优选包括偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈和2，4-二甲苯二磺酰肼中的一种或多种，更优选为偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈或2，4-二甲苯二磺酰肼。
本发明所述增韧剂的加入量为5～20重量份，优选为8～17重量份，更优选为11～14重量份。所述增韧剂优选包括丁腈橡胶、聚酰胺树脂、聚硫橡胶、端羟基液体丁腈橡胶和氯丁橡胶中的一种或多种，更优选为丁腈橡胶、聚酰胺树脂、聚硫橡胶、端羟基液体丁腈橡胶或氯丁橡胶。
本发明所述触变剂的加入量为1～10重量份，优选为3～8重量份，更优选为5～6重量份。所述触变剂优选包括气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、有机膨润土、高岭土和氢化蓖麻油中的一种或多种，更优选为二氧化硅、沉淀二氧化硅、有机膨润土、高岭土或氢化蓖麻油。
本发明所述表面活性剂的加入量为1～5重量份，优选为1.5～4.5重量份，更优选为2～4重量份，更优选为2.5～3.5重量份。所述的表面活性剂优选包括吐温-20(聚氧乙烯山梨糖醇酐月桂酸酯)、AK-8805、AK-8882、B-4900、B-8870、L-64或L-44。
本发明所述无机填料的加入量为2～10重量份，优选为3～9重量份，更优选为4～8重量份，更优选为5～7重量份。所述无机填料优选包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石和云母中的一种或多种，更优选为碳酸钙、滑石粉、硅灰石或云母。
本发明采用了化学发泡剂与物理发泡剂相结合的方法制备了环氧树脂泡沫。该材料包括以下组分和含量(重量)：环氧树脂50％～70％，固化剂3％～15％，吸波剂5％～15％，可膨胀微球2％～10％。化学发泡剂0.1％～2％，增韧剂5％～20％，触变剂1％～10％，表面活性剂1％～5％，无机填料2％～10％。
本发明还提供了一种环氧树脂泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂、固化剂、吸波剂、增韧剂、触变剂、表面活性剂和无机填料混合后，在模具中进行预聚反应，得到反应体系；
(2)将物理发泡材料和化学发泡剂再次混合后，加入上述步骤得到的反应体系中，进行发泡固化后，再经过后固化，得到环氧树脂泡沫材料。
本发明首先将环氧树脂、固化剂、吸波剂、增韧剂、触变剂、表面活性剂和无机填料混合后，在模具中进行预聚反应，得到反应体系。
在本发明中，所述混合的方式优选包括高速搅拌。
在本发明中，所述混合的转速优选为500～2000r/min，更优选为800～1700r/min，更优选为1100～1400r/min。
在本发明中，所述模具优选包括铝模。
在本发明中，所述预聚反应的温度优选为50～80℃，更优选为55～75℃，更优选为60～70℃。
在本发明中，所述预聚反应的时间优选为1～2小时，更优选为1.2～1.8小时，更优选为1.4～1.6小时。
本发明然后将物理发泡材料和化学发泡剂再次混合后，加入上述步骤得到的反应体系中，进行发泡固化后，再经过后固化，得到环氧树脂泡沫材料。
在本发明中，所述再次混合的方式优选包括高速搅拌。
在本发明中，所述再次混合的转速优选为500～2000r/min，更优选为800～1700r/min，更优选为1100～1400r/min。
在本发明中，所述发泡固化的温度优选为100～120℃，更优选为104～116℃，更优选为108～112℃。
在本发明中，所述发泡固化的时间优选为1～2小时，更优选为1.2～1.8小时，更优选为1.4～1.6小时。
在本发明中，所述后固化的温度优选为150～160℃，更优选为152～158℃，更优选为154～156℃。
在本发明中，所述后固化的时间优选为2～4小时，更优选为2.4～3.6小时，更优选为2.8～3.2小时。
本发明为完整和细化整体技术方案，更好的保证环氧树脂泡沫材料的形貌和结构，更好的提高环氧树脂泡沫材料的综合性能，上述环氧树脂泡沫材料的制备方法具体可以为以下步骤：
按照质量比例分别称取环氧树脂、固化剂、吸波剂、增韧剂、触变剂、表面活性剂、无机填料高速搅拌混合均匀，置于铝模中，在50～80℃加热1～2小时，后取出，加入可膨胀微球和化学发泡剂，混合均匀中加入铝模中，在100～120℃下加热1～2小时，在这个过程中发泡固化，再加热到150～160℃下进行后固化2～4小时。取出后冷却室温，获得泡沫体。
更具体的：
(1)按照质量比例分别称取环氧树脂、固化剂、吸波剂、增韧剂、触变剂、表面活性剂、无机填料高速搅拌混合均匀后，置于铝模中。
(2)进行预聚反应，在50～80℃下加热1～2小时，后取出，
(3)加入可膨胀微球和化学发泡剂，高速搅拌混合均匀后加入铝模中，在100～120℃下加热1-2小时，在这个过程中发泡固化，
(4)后固化，再加热到150-160℃下进行后固化2小时。取出后冷却室温，获得泡沫体。
本发明上述步骤提供了一种低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料及其制备方法。本发明提供了一种既具有低密度，性能还能保持较高的水准，还兼具导电吸波功能的环氧树脂泡沫，该环氧树脂泡沫材料在加入吸波剂填料后，其密度仍然仅为70～200kg/m3，并且实现了充分发泡，泡孔的孔径达到了0.2～0.5mm，同时综合性能也维持在了基本水准，没有出现明显的下降。本发明创造性的利用物理发泡和化学发泡的方法相结合的方式，利用化学发泡时存在的热量堆积，采用特定的物理发泡剂，在膨胀时需要吸收热量，能够吸收化学发泡时带来的热量积蓄，而化学发泡剂又解决了密度过大的问题，而且化学发泡剂与物理发泡剂的结合使用，还解决了加入吸波填料后，难以得到低密度的环氧泡沫的问题，使得本发明能够得到密度较低的导电吸波环氧泡沫，性能还能保持较高的水准。
本发明进一步通过控制固化剂含量比例、物理发泡剂、化学发泡剂型号的选择，实现了环氧树脂基的发泡反应与树脂固化成型的协同控制。通过控制物理发泡剂和化学发泡剂的配方比例，实现发泡能力最大化，避免出现物理发泡剂密度大、化学发泡剂烧芯、爆聚等现象，实现在大量加入吸波导电材料后亦能得到较低密度同时具有导电吸波功能的环氧树脂泡沫，而且性能还能保持较高的水准。此外，本发明提供的制备方法工艺简单、易于控制，有利于实现工业连续化生产。
实验结果表明，本发明所提供的低密度导电吸波环氧树脂泡沫密度能够达到100kg/m3以下，玻璃化转变温度达到160℃，具有一定的耐温性能，其压缩强度能够达到5Mpa左右，相比于常见的低密度硬质泡沫，力学性能有较大的提升。并且同时，在8～18GHz的扫频范围内，最大吸收峰值R在-15.0dB左右，在8～18GHz频率范围内材料的反射率均<10dB。其具有较好的吸波性能。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种环氧树脂泡沫材料及其制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
按照双酚A环氧树脂E-54重量份60％，固化剂二氨基二苯基甲烷重量份5％，吸波剂导电石墨重量份10％，可膨胀微球130DU25重量份3％，化学发泡剂偶氮二异丁腈重量份2％，增韧剂端羟基液体丁腈橡胶重量份10％，触变剂气相二氧化硅重量份3％，表面活性剂B-8870重量份2％，无机填料碳酸钙重量份5％。按照质量比例分别称取环氧树脂、固化剂、吸波剂、增韧剂、触变剂、表面活性剂、无机填料高速搅拌混合均匀后，置于铝模中。进行预聚反应，在75℃下加热1小时，后取出，加入可膨胀微球和化学发泡剂，高速搅拌混合均匀后加入铝模中，在110℃下加热2小时，在这个过程中发泡固化，再加热到160℃下进行后固化2小时。取出后冷却室温，获得泡沫体。
对本发明实施例1制备的低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料进行吸波性能检测。
结果表明，泡沫体在8～18GHz的扫频范围内，14.5GHz处出现最大峰值，最大吸收峰值R为-16.5dB，在8～18GHz频率范围内材料的反射率均<10dB。
对本发明实施例1制备的低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料进行物理性能检测。
参见表1，表1为本发明实施例制备的环氧树脂泡沫材料的物理性能。
表1
| 性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 密度 | 95kg/m<sup>3</sup> | 120kg/m<sup>3</sup> | 75kg/m<sup>3</sup> |
| 玻璃化转变温度 | 180℃ | 165℃ | 162℃ |
| 5％热失重温度 | 320℃ | 315℃ | 312℃ |
| 压缩强度 | 5.26Mpa | 6.12Mpa | 4.89Mpa |
| 120℃压缩强度 | 4.08Mpa | 4.81Mpa | 3.89Mpa |
从表1中可以看出，本发明所提供的低密度导电吸波环氧树脂泡沫密度能够达到100kg/m3以下，玻璃化转变温度达到160℃，具有一定的耐温性能，其压缩强度能够达到5Mpa左右，相比于常见的低密度硬质泡沫，力学性能有较大的提升。并且同时，在8～18GHz的扫频范围内，最大吸收峰值R在-15.0dB左右，在8～18GHz频率范围内材料的反射率均<10dB。其具有较好的吸波性能。
实施例2
按照双酚A环氧树脂E-51重量份60％，固化剂二乙烯三胺3％，吸波剂导电石墨重量份10％，可膨胀微球130DU25重量份8％，化学发泡剂偶氮异丁氰基甲酰胺重量份1％，丁腈橡胶重量份10％，触变剂气相二氧化硅重量份2％，表面活性剂L-64重量份1％，无机填料碳酸钙重量份5％。按照质量比例分别称取环氧树脂、固化剂、吸波剂、增韧剂、触变剂、表面活性剂、无机填料高速搅拌混合均匀后，置于铝模中。进行预聚反应，在60℃下加热1小时，后取出，加入可膨胀微球和化学发泡剂，高速搅拌混合均匀后加入铝模中，在100℃下加热2小时，在这个过程中发泡固化，再加热到150℃下进行后固化2小时。取出后冷却室温，获得泡沫体。
对本发明实施例2制备的低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料进行吸波性能检测。
结果表明，泡沫体在8～18GHz的扫频范围内，13.5GHz处出现最大峰值，最大吸收峰值R为-15.0dB，在8～18GHz频率范围内材料的反射率均<10dB。
对本发明实施例2制备的低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料进行物理性能检测。
参见表1，表1为本发明实施例制备的环氧树脂泡沫材料的物理性能。
实施例3
按照双酚A环氧树脂E-51重量份55％，固化剂二乙烯三胺3％，吸波剂导电石墨重量份10％，可膨胀微球FN-105重量份10％，化学发泡剂偶氮异丁氰基甲酰胺重量份2％，丁腈橡胶重量份10％，触变剂气相二氧化硅重量份2％，表面活性剂L-64重量份2％，无机填料碳酸钙重量份6％。按照质量比例分别称取环氧树脂、固化剂、吸波剂、增韧剂、触变剂、表面活性剂、无机填料高速搅拌混合均匀后，置于铝模中。进行预聚反应，在65℃下加热1小时，后取出，加入可膨胀微球和化学发泡剂，高速搅拌混合均匀后加入铝模中，在100℃下加热2小时，在这个过程中发泡固化，再加热到150℃下进行后固化2小时。取出后冷却室温，获得泡沫体。
对本发明实施例3制备的低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料进行吸波性能检测。
结果表明，泡沫体在8～18GHz的扫频范围内，14.0GHz处出现最大峰值，最大吸收峰值R为-13.0dB，在8～18GHz频率范围内材料的反射率均<10dB。
对本发明实施例3制备的低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料进行物理性能检测。
参见表1，表1为本发明实施例制备的环氧树脂泡沫材料的物理性能。
对本发明实施例制备的低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料与现有的化学发泡制备的环氧树脂泡沫材料芯部进行表征对比。
参见图1，图1为现有的化学发泡法制备的环氧树脂泡沫材料的芯部照片。
参见图2，图2为本发明制备的环氧树脂泡沫材料的芯部照片。
由图1和图2可以清楚的看出，本发明制备的环氧树脂泡沫材料的芯部不存在内部烧芯和爆聚等，所产生的焦黄色形貌。
以上对本发明提供的一种低密度导电吸波环氧树脂泡沫材料及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或***，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种环氧树脂泡沫材料，其特征在于，所述环氧树脂泡沫材料的密度为70～200kg/m3；
所述环氧树脂泡沫材料的孔径为0.2～0.5mm。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂泡沫材料，其特征在于，所述环氧树脂泡沫材料由物理发泡材料和化学发泡剂共同发泡后得到；
所述环氧树脂泡沫材料具有均匀的泡孔分布；
所述环氧树脂泡沫材料中含有吸波剂；
所述环氧树脂泡沫材料的芯部不具有内部烧芯和/或爆聚所产生的黄色外观。
3.根据权利要求2所述的环氧树脂泡沫材料，其特征在于，所述物理发泡材料包括可膨胀微球；
所述化学发泡剂包括有机发泡剂；
所述有机发泡剂包括偶氮类化学发泡剂和/或磺酰肼类化学发泡剂；
所述泡孔为闭孔结构。
4.根据权利要求2所述的环氧树脂泡沫材料，其特征在于，所述化学发泡剂包括偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈和2，4-二甲苯二磺酰肼的一种或多种；
所述物理发泡材料与所述化学发泡剂的质量比为(2～10)：(0.1～2)；
所述环氧树脂泡沫材料为低密度导电吸波环氧树脂泡沫。
5.一种环氧树脂泡沫材料，其特征在于，按原料质量份数计，包括
6.根据权利要求5所述的环氧树脂泡沫材料，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂；
所述固化剂包括二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、二乙烯三胺、间苯二胺、聚酰胺和乙二胺中的一种或多种；
所述吸波剂包括导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、石墨烯和导电碳纤维中的一种或多种；
所述物理发泡材料包括可膨胀微球；
所述化学发泡剂包括偶氮类化学发泡剂和/或磺酰肼类化学发泡剂；
所述增韧剂包括丁腈橡胶、聚酰胺树脂、聚硫橡胶、端羟基液体丁腈橡胶和氯丁橡胶中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的环氧树脂泡沫材料，其特征在于，所述双酚A环氧树脂包括E-54、E-51、E-44、E-31和E-20中的一种或多种；
所述可膨胀微球包括053DU40、EML101、EMH204、120DU25、130DU25、FN-100M和FN-105中的一种或多种；
所述化学发泡剂包括偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈和2，4-二甲苯二磺酰肼中的一种或多种；
所述触变剂包括气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、有机膨润土、高岭土和氢化蓖麻油中的一种或多种；
所述的表面活性剂包括吐温-20、AK-8805、AK-8882、B-4900、B-8870、L-64或L-44。
所述无机填料包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石和云母中的一种或多种。
8.一种权利要求1～7任意一项所述的环氧树脂泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂、固化剂、吸波剂、增韧剂、触变剂、表面活性剂和无机填料混合后，在模具中进行预聚反应，得到反应体系；
(2)将物理发泡材料和化学发泡剂再次混合后，加入上述步骤得到的反应体系中，进行发泡固化后，再经过后固化，得到环氧树脂泡沫材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式包括高速搅拌；
所述混合的转速为500～2000r/min；
所述模具包括铝模；
所述预聚反应的温度为50～80℃；
所述预聚反应的时间为1～2小时。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述再次混合的方式包括高速搅拌；
所述再次混合的转速为500～2000r/min；
所述发泡固化的温度为100～120℃；
所述发泡固化的时间为1～2小时；
所述后固化的温度为150～160℃；
所述后固化的时间为2～4小时。
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