可常温发泡的轻质高强环氧树脂泡沫的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.10.002

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (10): 7-14.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.10.002

可常温发泡的轻质高强环氧树脂泡沫的制备及性能研究

杨金¹(), 陈鹏然², 高培鑫²

^1.广东航科新材料有限公司，广东清远 511500
^2.华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510000

收稿日期:2022-05-18 出版日期:2022-10-26 发布日期:2022-10-27
作者简介:杨金（1982-），男，博士，高级工程师，从事聚合物复合材料的创新设计、成型和应用领域研究，470325362@qq.com

Preparation and properties of lightweight and high⁃strength epoxy resin foams foamed at room temperature

YANG Jin¹(), CHEN Pengran², GAO Peixin²

^1.Guangdong Hangke New Materials Co，Ltd，Qingyuan 511500，China
^2.School of Materials Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510000，China

Received:2022-05-18 Online:2022-10-26 Published:2022-10-27

摘要/Abstract

摘要：

以环氧树脂E⁃44作为基体树脂、聚甲基氢硅氧烷（PHMS）为发泡剂、N⁃氨乙基哌嗪（N⁃AEP）为固化剂，采用常温发泡工艺，制备具有良好力学性能及泡孔结构的环氧树脂泡沫，研究各配方组分以及发泡方式对泡沫发泡行为以及压缩性能的影响。结果表明，PMHS含量对泡沫发泡行为有重要影响，需要严格控制，含量超过3 %会较大幅度增大泡孔直径，降低泡孔密度，恶化泡孔结构。同时纳米二氧化硅、甜菜碱（CAB⁃35）以及聚硅氧烷⁃聚氧化烯烃共聚物（DH212）等组分对泡沫的泡孔结构和力学强度都有比较大的影响。

关键词: 环氧树脂, 常温发泡, 压缩性能, 泡孔结构

Abstract:

A type of lightweight and high⁃strength epoxy resin foams was prepared through the foaming process at normal temperature using E⁃44 epoxy resin as a matrix， polymethylsiloxane （PHMS） as a foaming agent， and N⁃N⁃ethyl piperazine as a curing agent. The effects of formula components and foaming methods on the foaming behavior and compressive properties of the epoxy resin foams were studied. The results indicated that the PMHS content influenced the foaming behavior of the foams significantly， and therefore， there was a requirement for controlling its content strictly. The foams showed a remarkable increase in cell diameter but a decrease in cell density with the addition of 3 % PMHS， leading to the deterioration of cell structure. Moreover， the incorporation of nano silica， beet （CAB⁃35）， and poly（siloxane⁃co⁃oxyolefin） copolymer （DH212） also influenced the cellular structure and mechanical strength of the foams greatly.

Key words: epoxy resin, room?temperature foaming, compressibility, cell structure

中图分类号:

TQ323.5

杨金, 陈鹏然, 高培鑫. 可常温发泡的轻质高强环氧树脂泡沫的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(10): 7-14.

YANG Jin, CHEN Pengran, GAO Peixin. Preparation and properties of lightweight and high⁃strength epoxy resin foams foamed at room temperature[J]. China Plastics, 2022, 36(10): 7-14.

图/表 12

图1 聚甲基氢硅氧烷与胺类固化剂的反应式

Fig.1 Reaction formula of polymethylhydrogensiloxane and amine curing agent

图2 不同PMHS含量下环氧树脂泡沫样品泡孔结构的SEM照片

Fig.2 SEM of cell structure of epoxy resin foam samples with different PMHS content

图3 PMHS含量对环氧树脂泡沫样品材料密度和泡孔参数的影响

Fig.3 The influence of PMHS content on the apparent density and cell parameters of epoxy resin foam samples

图4 PMHS含量对环氧树脂泡沫样品压缩性能的影响

Fig.4 Changes in the compressive properties of epoxy resin foam samples with different PMHS content

图5 纳米二氧化硅的含量对熔体黏度（25 ℃）以及发泡材料密度的影响

Fig.5 The influence of the content of nano⁃silica on the melt viscosity （25 ℃） and the density of the foaming material

图6 纳米二氧化硅的含量对发泡样品平均泡孔直径以及泡孔密度的影响

Fig.6 The influence of the content of nano⁃silica on the average cell diameter and cell density of the foamed samples

图7 不同纳米二氧化硅含量的环氧树脂泡沫样品的泡孔结构SEM照片

Fig.7 SEM of cell structure of epoxy resin foam samples with different nano silica content

图8 不同纳米二氧化硅含量环氧树脂泡沫样品的比压缩性能对比

Fig.8 Comparison of specific compressive strength and modulus of epoxy resin foam samples with different nano⁃silica content

图9 CAB⁃35含量对环氧树脂泡沫样品密度的影响

Fig.9 Effect of the content of CAB⁃35 on the density of epoxy foam samples

图10 CAB⁃35含量对环氧树脂体系固化速率的影响

Fig.10 Effect of the content of CAB⁃35 on the curing rate of the epoxy resin system

图11 CAB⁃35含量对环氧树脂泡沫样品的压缩性能以及比压缩性能的影响

Fig.11 The influence of CAB⁃35 content on the compressive properties and specific compressive properties of epoxy foam samples

图12 不同CAB⁃35含量的环氧树脂泡沫样品泡孔结构的SEM照片

Fig.12 SEM of cell structure of epoxy resin foam samples with different CAB⁃35 content

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