一種自乳化環(huán)氧基導熱防水復合材料及其制法與應用
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于復合材料領域，涉及一種自乳化環(huán)氧基導熱防水復合材料及其制法與 應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂-胺體系室溫下即可發(fā)生加成聚合反應交聯(lián)形成一定交聯(lián)度的三維網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)的熱固性聚合物，反應過程中沒有小分子產(chǎn)物產(chǎn)生，具有很強的內(nèi)聚力和分子結(jié)構(gòu) 密度及耐熱性好、固化收縮率小、粘接性能優(yōu)異、耐酸堿和耐溶劑性能優(yōu)良特點，已經(jīng)大量 應用于防水材料、灌漿加固材料、粘合劑、涂料、電子線路板基材和塑封料等。
[0003] 水性環(huán)氧樹脂具有低或無 VOC含量、使用安全、符合環(huán)保要求，可在潮濕環(huán)境中固 化等特點，已經(jīng)成為新型環(huán)氧樹脂發(fā)展的一種大趨勢。
[0004] 環(huán)氧樹脂水性化的方法主要有以下三種：外加乳化劑分別乳化法，分別將環(huán)氧樹 脂和固化劑進行乳化，使用的時候?qū)烧呋旌希画h(huán)氧樹脂分子引入親水基團法，使其具有自 乳化功能；固化劑改性自乳化法，使其具有固化和乳化功能。第一種和第二種方法往往為實 現(xiàn)乳化而需要加入有機溶劑或助溶劑，如ZL200710032706. 6 "一種水性單組分外乳化環(huán)氧 樹脂乳液及其制備方法"、ZL200810029398. 6 "一種陽離子型水性環(huán)氧樹脂灌漿材料及其制 備方法"、ZL200710032705. 1 "一種水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法"，環(huán)保問題未能 解決；第三種方法是目前研宄和應用的重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種自乳化環(huán)氧基 導熱防水復合材料。本發(fā)明的自乳化環(huán)氧基導熱防水復合材料無需使用有機溶劑，環(huán)保；并 且該復合材料具有閉孔型結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的防水抗?jié)B性、良好的韌性、抗壓強度以及導熱性 胃f生fbo
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述自乳化環(huán)氧基導熱防水復合材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述自乳化環(huán)氧基導熱防水復合材料的應用。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0009] 一種自乳化環(huán)氧基導熱防水復合材料，由以下按質(zhì)量百分比計的組分制備而成：
[0010] 環(huán)氧樹脂-改性胺預混合液15?50wt %
[0011] 導熱填料-水懸浮液 85?50wt%
[0012] 以上各組份共計IOOwt %。
[0013] 所述環(huán)氧樹脂-改性胺預混合液，是由100重量份環(huán)氧樹脂和40?100重量份改 性胺類固化劑制備而成；所述改性胺類固化劑為樹枝狀整代聚酰胺-胺或采用聚氧乙烯聚 醚型聚合物改性的胺類固化劑。
[0014] 所述改性胺類固化劑為端氨基的樹枝狀整代聚酰胺-胺PAMAM、聚氧乙烯聚醚改 性樹枝狀整代聚酰胺-胺PAMAM、聚氧乙烯聚醚改性低分子量聚酰胺651、聚氧乙烯聚醚改 性低分子量聚酰胺650或聚氧乙烯聚醚改性酚醛胺中的一種以上。
[0015] 所述聚氧乙烯聚醚改性樹枝狀整代聚酰胺-胺PAMAM為樹枝狀整代聚酰胺-胺 PAMAM與聚氧乙烯二縮水甘油醚（或稱聚乙二醇二縮水甘油醚）的反應產(chǎn)物，聚氧乙烯聚醚 改性聚酰胺651為環(huán)氧固化劑聚酰胺651與聚氧乙烯二縮水甘油醚的反應產(chǎn)物，聚氧乙烯 聚醚改性聚酰胺650為環(huán)氧固化劑聚酰胺650與聚氧乙烯二縮水甘油醚的反應產(chǎn)物，聚氧 乙烯聚醚改性酚醛胺為環(huán)氧固化劑酚醛胺與聚氧乙烯二縮水甘油醚的反應產(chǎn)物；改性胺類 固化劑中聚氧乙烯聚醚在改性胺類固化劑中的百分含量優(yōu)選為5?20wt%。
[0016] 所述環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂E-51、雙酚A環(huán)氧樹脂E-44或雙酚A環(huán)氧樹脂 E-20中的一種以上。
[0017] 所述環(huán)氧樹脂-改性胺預混合液是將100份（重量）環(huán)氧樹脂與40?100份（重 量）改性胺類固化劑于室溫下預混合3?10分鐘制備得到的。
[0018] 所述導熱填料-水懸浮液是100份（重量）導熱填料與50?100份（重量）的 水于室溫下預混合3?20分鐘制備得到。
[0019] 所述導熱填料為氧化鋁、氫氧化鋁、碳化硅、二氧化硅、氮化硼、氮化鋁、氮化硅或 導熱石墨粉中的一種以上，所述導熱填料的平均粒徑為3?150 μ m。
[0020] 所述自乳化環(huán)氧基導熱防水復合材料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0021] (1)在快速攪拌和室溫的條件下，向環(huán)氧樹脂--改性胺預混合液中加入導熱填 料-水懸浮液，保持快速攪拌，攪拌的時間為3?10分鐘，得到均勻混合液；
[0022] (2)將混合液在5分鐘內(nèi)澆注完成，固化，得到自乳化環(huán)氧基導熱防水復合材料。
[0023] 所述室溫為20?35 °C。
[0024] 所述快速攪拌的攪拌速度為1000?200r/min。
[0025] 所述固化條件為于室溫下固化1天。
[0026] 所述環(huán)氧樹脂-改性胺預混合液中還包括多官能團的活性環(huán)氧稀釋劑，所述稀釋 劑為三羥甲基丙烷三縮水甘油醚或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的一種以上；所述稀釋劑的 用量為所述環(huán)氧樹脂用量的〇?5wt %，此時所述環(huán)氧樹脂-改性胺預混合液中環(huán)氧樹脂與 稀釋劑總重量為100份，改性胺類固化劑的重量為40?100份。
[0027] 所述導熱填料-水懸浮液中還包括無機填料，所述無機填料為硅酸鹽水泥、熟石 膏、碳酸鈣、蒙脫土、高嶺土或膨潤土中的一種以上。所述無機填料的用量為所述導熱填料 用量的0?l〇〇wt% ;此時導熱填料-水懸浮液中導熱填料與無機填料的總重量為100份， 水的重量為50?100份。
[0028] 所述復合材料具有閉孔結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的防水抗?jié)B性及良好的韌性，抗壓強度高達 30MPa以上、抗折強度高達IlMPa以上，導熱系數(shù)高達0. 9WAm · K)以上。
[0029] 所述自乳化環(huán)氧基導熱防水復合材料應用于采暖工程、換熱工程以及防水工程領 域。
[0030] 樹枝形大分子是一種以小分子為生長點，通過逐步反應而得到的一系列相對分子 質(zhì)量不斷增長而結(jié)構(gòu)類似樹枝狀的化合物。樹枝狀聚酰胺-胺PAMM整代分子外部為伯胺 基，能與環(huán)氧基團發(fā)生化學反應，內(nèi)部含有叔胺基，這些胺基不僅能有效催化環(huán)氧基團的開 環(huán)反應，還具有良好的親水性。當與環(huán)氧樹脂混合后使環(huán)氧樹脂發(fā)生初始開環(huán)擴鏈反應，形 成具有兩親表面活性的分子，一端是疏水的基團，另一段是親水的含聚酰胺的多胺，加導熱 填料-水懸浮液后使環(huán)氧樹脂得以實現(xiàn)自乳化形成高濃度的油包水乳液，水滴和填料被分 散在環(huán)氧樹脂中。樹枝狀聚酰胺-胺PAMM內(nèi)部大量的酰胺基團也有助于增加環(huán)氧樹脂的 親水性。隨著反應的進行，環(huán)氧樹脂逐步發(fā)生交聯(lián)反應，形成不溶不熔包裹著水和填料的閉 孔型立體防水網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。同時，PAMAM能有效提尚環(huán)氧樹脂的初性。
[0031] 樹枝狀聚酰胺-胺PAMAM、低分子量聚酰胺或酚醛胺與聚氧乙烯二縮水甘油醚擴 鏈反應后形成含有聚氧乙烯聚醚鏈段的改性多胺。聚氧乙烯聚醚鏈段具有較強親水表面活 性作用，可使環(huán)氧樹脂分子在與含有聚氧乙烯聚醚鏈段的改性多胺初步反應擴鏈后形成具 有親水親油兩親性能的分子，加水-導熱填料懸浮液后使環(huán)氧樹脂得以實現(xiàn)自乳化形成高 濃度的油包水乳液，水滴和填料被分散在環(huán)氧樹脂中。隨著反應的進行，環(huán)氧樹脂逐步發(fā)生 交聯(lián)反應，形成不溶不熔包裹著水和填料網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。由于聚氧乙烯聚醚鏈段強烈的親水作 用，使得水滴、填料和樹脂之間不能形成孔隙或通道，固化后只能形成閉孔結(jié)構(gòu)的立體防水 網(wǎng)絡。同時，聚氧乙烯聚醚鏈段改性PAMAM、改性低分子量聚酰胺或酚醛胺均能有效提高環(huán) 氧樹脂的韌性。
[0032] 本發(fā)明采用環(huán)氧樹脂與親水的樹枝狀聚酰胺-胺PAMAM、含聚氧乙烯聚醚鏈段的 PAMAM、含聚氧乙烯聚醚鏈段的改性低分子量聚酰胺或含聚氧乙烯聚醚鏈段的改性酚醛胺 預混合擴鏈反應，使得環(huán)氧樹脂與固化劑預混合后具有自乳化作用，加水-填料懸浮液后 形成高濃度油包水乳液，隨著反應持續(xù)進行，整個樹脂-填料-水懸浮混合體系粘度不斷增 大，有利于保持穩(wěn)定。同時，油包水乳液在固化過程中無小分子析出或擠出，具有環(huán)保的特 點，固化后環(huán)氧樹脂分子網(wǎng)絡構(gòu)成連續(xù)相，具有高的力學強度。由于使用導熱陶瓷粉末填料 氮化硼、氮化鋁、碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氫氧化鋁、二氧化硅或/和導熱石墨粉，使得固化 成型的閉孔材料具有較高的導熱性能。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：
[0034] (1)環(huán)氧樹脂無需溶劑和外加乳化劑就能實現(xiàn)自乳化，具有環(huán)保和工藝簡便的特 占.
[0035] (2)本發(fā)明的環(huán)氧基導熱防水復合材料具有閉孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有大量游離水但防 水抗?jié)B性能優(yōu)異，強度高、韌性好；
[0036] (3)本發(fā)明的