[发明专利]一种高强度低密度环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度低密度环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将环氧树脂、苯酐固化剂在常温、常压下搅拌，混合完全后，得到混合液A；(2)将上述混合物A与咪唑衍生物在常温下搅拌，混合完全后得到混合液B；(3)将上述混合液B与气相二氧化硅和空心玻璃微珠，搅拌，得到混合物C；(4)将上述混合物C与气相二氧化硅研磨混合，固化后，得到产品。本发明将气相法纳米级二氧化硅为传统树脂基材料的改性提供了一条新的途径，将气相二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，配合高强度低密度的空心玻璃微珠完全能达到全面改善树脂基材料性能。

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种高强度低密度环氧树脂复合材料的制备方法。

背景技术

随着我国经济建设的飞速发展，对各种电路器件、电机的要求不断提高，而电路器件、电机的减重越来越得到大家的广泛共识。因此，需要开发新的低密度的高强度封装材料。环氧树脂具有优异的粘接、耐磨、电绝缘、化学稳定、耐高低温等性能，是封装材料中用量最大的塑料制品之一，在胶粘剂、电子仪表、航天航空、涂料、电子电气绝缘材料和先进复合材料等领域得到广泛应用。为提高环氧树脂封装材料高温下力学性能，通常需要向基体树脂中添加高强度的无机非金属材料，且这些材料本身具有较高的强度，能够在环氧树脂基体中形成海岛的网络结构。

《无机纳米填料在环氧树脂中的应用及分散》中提到，无机纳米粒子可提高环氧树脂韧性，并且成功地制备了各种聚合物/纳米粒子复合材料，与原有的聚合物相比，其性能也都有了一定的提高，但是纳米粒子(如碳纳米管、石墨烯)逐渐被用来作为环氧树脂的基体增强材料具有以下缺点：纳米粒子易团聚，环氧树脂黏度也较大，使其在环氧树脂中很难达到纳米尺寸的均匀分散，且生产成本太高，极大的限制了其应用前景。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种高强度低密度环氧树脂复合材料的制备方法，解决了纳米粒子在树脂中发生团聚，无法均匀分散的问题。

技术方案：本发明所述的一种高强度低密度环氧树脂复合材料的制备方法，(1)将环氧树脂、苯酐固化剂在常温、常压下搅拌，混合完全后，得到混合液A；(2)将上述混合物A与咪唑衍生物在常温下搅拌，混合完全后得到混合液B；(3)将上述混合液B与气相二氧化硅和空心玻璃微珠，搅拌，得到混合物C；(4)将上述混合物C与气相二氧化硅研磨混合，固化后，得到产品。

步骤(1)中，所述环氧树脂为438或638s；所述苯酐固化剂为甲基四氢苯酐或甲基六氢苯酐，优选为甲基四氢苯酐；所述环氧树脂与苯酐固化剂的质量比为5:3-5。

步骤(2)中，所述的咪唑衍生物为2-乙基-4-甲基咪唑；所述混合液A与咪唑衍生物的质量比为100:0.5-3。

步骤(3)中，所述气相二氧化硅选自德固赛R202、R106和R972中的一种；所述空心玻璃微珠为3M公司的VS5500；所述混合液B与气相二氧化硅的质量比为20:0.5-5；所述气相二氧化硅与空心玻璃微珠的质量为1-2:5。

步骤(4)中，所述混合物C与气相二氧化硅的质量比为20:1-5；所述固化的温度控制在80-160℃；所述固化的时间控制在10-120min。

步骤(3)中，所述混合物C粘度为30000～100000cps，停止搅拌，继续后续步骤。混合物C的粘度优选为优选80000～83000cps。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)本发明是基于气相二氧化硅本身具有很好高强度，空心玻璃微珠具有低密度高强度等特性，将气相二氧化硅和空心玻璃微珠分散在环氧树脂体系中，同时结合环氧树脂优异的耐热性，使该复合材料在使用过程中表现出良好的高强度低密度等特性。

(2)本发明所提供的制备方法简单、效率高、成本低、工业化生产潜力巨大，所得产品具有低密度和高强度等特性。在电器领域具有巨大的应用前景。