本發(fā)明涉及一種包含開孔結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂泡沫材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

噪聲污染，不僅影響人們的日常生活，危害人的聽覺系統(tǒng)，使人疲倦、耳聾，甚至可能誘發(fā)各種嚴重的疾病，而且還會加速建筑物、機械結(jié)構(gòu)的老化，影響其精度和使用壽命，已經(jīng)成為一個長期存在的嚴重環(huán)境問題，存在于社會領(lǐng)域的方方面面。

解決上述問題的關(guān)鍵在于，研究和開發(fā)降噪效果好的吸聲材料：降噪系數(shù)(NRC)大于等于0.2的材料才被認為是吸聲材料。

傳統(tǒng)上，主要采用礦棉、玻璃棉、泡沫金屬、聚合物泡沫等作為吸聲材料；其中，礦棉、玻璃棉已被證實有致癌性，泡沫金屬不耐腐蝕，而聚合物泡沫的安全性好，同時具有耐腐蝕、價廉、易加工等優(yōu)點，有望成為一類新型的吸聲材料。

然而，降噪系數(shù)(NRC)能夠大于等于0.2的聚合物泡沫種類非常有限，主要有聚烯烴泡沫、聚氨酯泡沫和三聚氰胺甲醛泡沫；而傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂材料，吸聲降噪性能很差，通常只能用作涂料和膠黏劑，而且它的制備過程也相對復(fù)雜，需要協(xié)調(diào)固化反應(yīng)、粘度變化、發(fā)泡劑的分解或汽化、泡孔固定之間的相互關(guān)系和影響。

目前，未見有能夠作為吸聲材料應(yīng)用的環(huán)氧樹脂泡沫材料的相關(guān)報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種包含開孔結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂泡沫材料，具有輕質(zhì)、高強度、降噪效果好的優(yōu)點。

本發(fā)明提供的一種包含開孔結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂泡沫材料，它包括以下重量份數(shù)的組分：環(huán)氧樹脂100份、固化劑0.5～220份、聚合物膨脹微球1～60份。

進一步的，它是由以下重量份數(shù)的組分組成：環(huán)氧樹脂100份、固化劑0.5～220份、聚合物膨脹微球1～60份。

進一步的，它是由以下重量份數(shù)的組分組成：環(huán)氧樹脂100份、固化劑0.5～220份、聚合物膨脹微球2～30份；優(yōu)選的，它是由以下重量份數(shù)的組分組成：環(huán)氧樹脂100份、固化劑0.5～220份、聚合物膨脹微球2～5份。

進一步的，

所述的環(huán)氧樹脂選自縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的任意一種或兩種以上；

所述固化劑選自聚醚胺類固化劑、聚酰胺類固化劑、咪唑類固化劑、胺類固化劑、酸酐類固化劑、羧酸類固化劑、有機酰肼固化劑、雙氰胺固化劑、酚醛類固化劑、苯胺甲醛類固化劑、聚酯類固化劑、聚氨酯類固化劑、聚硫類固化劑中的任意一種或兩種以上；

所述聚合物膨脹微球的使用溫度為80～235℃。

進一步的，所述環(huán)氧樹脂泡沫的開孔率為8％～85％；所述環(huán)氧樹脂泡沫的密度為0.05～0.9g/cm³。

進一步的，所述環(huán)氧樹脂泡沫的壓縮強度為1～60MPa。

本發(fā)明還提供了一種制備上述環(huán)氧樹脂泡沫材料的方法，它包括以下步驟：

①、取環(huán)氧樹脂、固化劑和聚合物膨脹微球，混勻，得到可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物；

②、取步驟①所得可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物，預(yù)聚合，發(fā)泡，固化，即得環(huán)氧樹脂泡沫材料。

進一步的，步驟②中，預(yù)聚合的溫度為15～160℃、時間為0～12h，發(fā)泡的溫度為50～200℃、時間為1～12h；優(yōu)選的，預(yù)聚合的溫度為15～45℃、時間為0～1.5h，發(fā)泡的溫度為80～130℃、時間為1～12h。

本發(fā)明還提供了上述環(huán)氧樹脂泡沫材料作為吸聲材料的用途。

進一步的，所述的吸聲材料為建筑吸聲材料。

本發(fā)明包含開孔結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂泡沫材料，具有輕質(zhì)、高強度、降噪效果好的優(yōu)點，非常適合作為吸聲材料應(yīng)用；同時，本發(fā)明環(huán)氧樹脂泡沫材料的制備方法，構(gòu)思巧妙，操作簡便，安全、環(huán)保，能耗小，成本低，非常適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明中，吸聲材料也可以稱為降噪材料、隔音材料、吸音材料等，具有廣泛的用途，例如，既可以作為房屋、樓房等建筑吸聲材料，也可以作為汽車、卡車等交通運輸工具的發(fā)動機的外殼吸聲材料，以及其它需要吸聲降噪的應(yīng)用領(lǐng)域。

顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。

以下通過實施例形式的具體實施方式，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1中第4組實驗所得包含開孔結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂泡沫材料的掃描電鏡圖。

具體實施方式

本發(fā)明具體實施方式中使用的原料、設(shè)備均為已知產(chǎn)品，通過購買市售產(chǎn)品獲得。

一、原料

1、環(huán)氧樹脂：NPEL-128(中國臺灣南亞集團)；E-44(巴陵石化有限責任公司)；REN 1774(Huntsman Corporation)；CY-183(湖北新景新材料有限公司)；

2、固化劑：Baxxodur^TM EC301、 V140和2-乙基-4-甲基咪唑(BASF)；乙二胺(成都科隆化工試劑廠)；三乙醇胺/三乙烯四胺(成都科隆化工試劑廠)；甲基四氫苯酐/DMP-30(濮陽惠成化工有限公司)；桐油酸酐(合肥寶豐化工有限責任公司)；聚酰胺650(廣州市葵邦化工有限公司)；間苯二甲胺(成都貝斯特試劑有限公司)；

3、聚合物膨脹微球：Expancel^TM 031DU40(使用溫度80～135℃)、Expancel^TM051DU40(使用溫度108～151℃)、Expancel^TM 091DU40(使用溫度123～173℃)、Expancel ^TM980DU120(使用溫度158～235℃)(AkzoNobel N.V.)；

二、性能測試

1、開孔率：GB/T 10799-2008硬質(zhì)泡沫塑料開孔和閉孔體積百分率的測定。

2、排水法測試所得輕質(zhì)環(huán)氧聲學結(jié)構(gòu)材料的密度；

3、采用INSTRON 4302型萬能材料實驗機測試，當壓縮應(yīng)變?yōu)?0％時聲學結(jié)構(gòu)材料(尺寸為3×3×1.5cm³)的壓縮性能，傳感器為30KN，應(yīng)變速度為2mm/min。

4、采用北京聲望聲電技術(shù)有限公司的阻抗管測試系統(tǒng)(SW422)，基于傳遞函數(shù)的阻抗管法(GB/T 18696.2-2002)測試聲學結(jié)構(gòu)材料的吸聲系數(shù)。測試樣品是直徑為7.8cm，厚度為1.2cm的圓片，測試頻率范圍為100～2500Hz。

降噪系數(shù)(NRC)是在250、500、1000、2000Hz測得的吸聲系數(shù)的平均值，算到小數(shù)點后兩位，末位取0或5；降噪系數(shù)的最小值為0、最大值為1，降噪系數(shù)的值越大，表明降噪效果越好，材料的等級也越高，通常NRC大于等于0.2的材料才被認為是吸聲材料。

實施例1

(1)制備可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物

取100g NPEL-128環(huán)氧樹脂，按照表1中的配比，依次加入聚合物膨脹微球031DU40(使用溫度范圍80～135℃)、32g聚醚胺固化劑EC301，并混勻，即得到可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物。

(2)取一定質(zhì)量的步驟(1)所得的可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物，于45℃下預(yù)聚合一段時間(見表1)，得到可發(fā)性環(huán)氧預(yù)聚物。然后置于一定溫度下發(fā)泡4小時(見表1)，待環(huán)氧樹脂固化后，即得到包含開孔結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂泡沫材料。

開孔率、密度、壓縮強度、吸聲性能的測試結(jié)果，見表1。

表1、實施例1環(huán)氧樹脂泡沫材料的配方和性能測試結(jié)果(樣品厚度1.2cm)

上述結(jié)果表明，本發(fā)明組合物，在不同的工藝條件下，所得環(huán)氧樹脂泡沫材料的降噪系數(shù)(NRC)能夠大于等于0.2，滿足作為吸聲材料應(yīng)用的要求。

實施例2

(1)制備可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物。

取100g NPEL-128環(huán)氧樹脂，加入15g聚合物膨脹微球(型號見表2)，并混勻，再依次加入50g甲基四氫苯酐、1g促進劑DMP-30，即得到可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物。

(2)取步驟(1)獲得的可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物45g，于一定溫度下預(yù)聚合一段時間(預(yù)聚合的溫度和時間，見表2)，得到可發(fā)性環(huán)氧預(yù)聚物，再轉(zhuǎn)移至一定溫度下發(fā)泡一段時間(發(fā)泡的溫度和時間，見表2)，待環(huán)氧樹脂充分固化后，即得包含開孔結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂泡沫材料。

開孔率、密度、壓縮強度、降噪系數(shù)的測試結(jié)果，見表2。

表2、實施例2環(huán)氧樹脂泡沫材料的配方和性能測試結(jié)果

上述結(jié)果表明，本發(fā)明組合物中，當采用不同的聚合物膨脹微球時，所得環(huán)氧樹脂泡沫材料的降噪系數(shù)(NRC)能夠大于等于0.2，滿足作為吸聲材料應(yīng)用的要求。

實施例3

(1)制備可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物。

按照表3的配方，取環(huán)氧樹脂，再依次加入固化劑、聚合物膨脹微球，快速攪勻，即得到可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物。

(2)取步驟(1)所得可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物，于一定溫度下預(yù)聚合一段時間(預(yù)聚合的溫度和時間，見表3)，最后轉(zhuǎn)移至另一溫度下發(fā)泡(發(fā)泡的溫度和時間，見表3)并固化一段時間，即制得包含開孔結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂泡沫材料。

表3、實施例3環(huán)氧樹脂泡沫材料的配方

開孔率、密度、壓縮強度、吸聲系數(shù)的測試結(jié)果，見表4。

表4、實施例3對應(yīng)配方所得環(huán)氧樹脂泡沫材料的性能測試結(jié)果

上述結(jié)果表明，本發(fā)明組合物中，當采用不同牌號的環(huán)氧樹脂和固化劑時，所得環(huán)氧樹脂泡沫材料的降噪系數(shù)(NRC)能夠大于等于0.2，滿足作為吸聲材料應(yīng)用的要求。

綜上所述，本發(fā)明包含開孔結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂泡沫材料，具有輕質(zhì)、高強度、降噪效果好的優(yōu)點，非常適合作為吸聲材料應(yīng)用；同時，本發(fā)明環(huán)氧樹脂泡沫材料的制備方法，構(gòu)思巧妙，操作簡便，安全、環(huán)保，能耗小，成本低，非常適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。