一種輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子導(dǎo)電、電磁屏蔽材料領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)、高導(dǎo)電、高電磁 屏蔽的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，電磁波引起的電磁干擾和電磁兼容問題日益嚴(yán)重，不 但對(duì)電子儀器、設(shè)備造成干擾與損壞，影響其正常工作，嚴(yán)重制約我國電子產(chǎn)品和設(shè)備的國 際競(jìng)爭(zhēng)力，而且也會(huì)污染環(huán)境，危害人類健康;此外，電磁波泄漏還會(huì)危及國家信息安全和 軍事核心機(jī)密的安全。
[0003] 解決上述問題的關(guān)鍵因素在于探索和開發(fā)高性能的電磁屏蔽材料。
[0004] 傳統(tǒng)上，通常采用具有優(yōu)良電磁屏蔽性能的金屬材料作為電磁屏蔽材料，但它存 在密度大、成本高、不耐腐蝕等多種缺點(diǎn)，根本無法滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電磁屏蔽材料越來越高 的要求，例如，在航空航天領(lǐng)域中，不僅要求材料具有優(yōu)良的電磁屏蔽性能，還要求材料在 降低密度的同時(shí)仍能保持足夠高的力學(xué)強(qiáng)度，以提高飛行器的有效載荷。
[0005] 公知的，材料各個(gè)方面的性能之間往往會(huì)形成相互制約的矛盾，特別是，對(duì)于環(huán)氧 樹脂而言，如果要求材料具有高導(dǎo)電性和/或高電磁屏蔽性能，通常需要提高導(dǎo)電填料的用 量，但提高導(dǎo)電填料的用量往往會(huì)導(dǎo)致材料的力學(xué)性能變差;而降低材料中導(dǎo)電填料的用 量，則無法獲得較高的導(dǎo)電和電磁屏蔽性能，現(xiàn)有技術(shù)中也鮮見有輕質(zhì)、高導(dǎo)電、高電磁屏 蔽的環(huán)氧樹脂材料的相關(guān)報(bào)道;對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，同時(shí)提高電磁屏蔽材料多方面的 性能通常是非常困難的。
[0006] 然而，本申請(qǐng)的發(fā)明人通過大量的生產(chǎn)實(shí)踐，意外的得到了一種輕質(zhì)高強(qiáng)高導(dǎo)電 高電磁屏蔽的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，取得了本領(lǐng)域技術(shù)人員預(yù)料不到的技術(shù)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
[0008] 本發(fā)明提供的一種輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，它是由可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物和鍍金 屬泡沫制成，其中，可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物的重量與鍍金屬泡沫的體積之比為大于等于 0.2g/cm3〇
[0009] 進(jìn)一步的，可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物的重量與鍍金屬泡沫的體積之比為0.2~10g/ cm3。
[0010] 進(jìn)一步的，所述可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物是由以下重量份數(shù)的原料制成:環(huán)氧樹脂 100份、固化劑0.5~200份、碳系填料0~30份、發(fā)泡劑0.5~120份。
[0011] 進(jìn)一步的，所述可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物是由以下重量份數(shù)的原料制成:環(huán)氧樹脂 1 〇〇份、固化劑1~200份、碳系填料2~30份、發(fā)泡劑0.5~120份。
[0012] 進(jìn)一步的，
[0013] 所述環(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；
[0014] 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(jī)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；
[0015] 所述碳系填料選自碳黑、碳納米管、碳納米纖維、石墨烯、石墨中的任意一種或兩 種以上；
[0016]所述發(fā)泡劑為物理發(fā)泡劑和/或化學(xué)發(fā)泡劑，其中，物理發(fā)泡劑選自聚合物膨脹微 球、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠中的任意一種或兩種以上，化學(xué)發(fā)泡劑選自聚硅氧烷類發(fā) 泡劑、磺酰肼類化合物、偶氮類化合物、亞硝基化合物、碳酸鹽中的任意一種或兩種以上。
[0017] 進(jìn)一步，
[0018] 優(yōu)選的，所述的環(huán)氧樹脂選自縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂或縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂。
[0019] 優(yōu)選的，所述的固化劑選自聚醚胺固化劑、聚酰胺固化劑、胺類固化劑、酸酐類固 化劑、咪唑類固化劑中的任意一種或兩種以上。
[0020] 優(yōu)選的，所述的物理發(fā)泡劑選自聚合物膨脹微球、玻璃空心微珠或瓷空心微珠;所 述的化學(xué)發(fā)泡劑選自磺酰肼類化合物或聚硅氧烷類化合物。
[0021] 進(jìn)一步的，所述的鍍金屬泡沫中，金屬含量為鍍金屬泡沫總重量的30%~90%。
[0022] 進(jìn)一步的，所述金屬選自銀、銅、鎳、金、鐵、鋁、鉻、錫、鈷、鈀中的任意一種或兩種 以上;優(yōu)選的，所述金屬選自銀、銅、鎳中的任意一種或兩種以上。
[0023] 進(jìn)一步的，所述的鍍金屬泡沫中，泡沫為熱固性開孔泡沫和/或熱塑性開孔泡沫， 其中，熱固性開孔泡沫選自三聚氰胺甲醛開孔泡沫、聚氨酯開孔泡沫、酚醛開孔泡沫、硅橡 膠開孔泡沫中的任意一種或兩種以上，熱塑性開孔泡沫選自聚氯乙烯開孔泡沫、聚酰亞胺 開孔泡沫、聚乙烯開孔泡沫、聚丙烯開孔泡沫、三元乙丙開孔泡沫、聚苯乙烯開孔泡沫、聚酰 胺開孔泡沫、聚丁二烯開孔泡沫中的任意一種或兩種以上。
[0024] 進(jìn)一步的，所述輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的密度為0.2~0.95g/cm3，壓縮強(qiáng)度2 3MPa;優(yōu)選的，所述輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的密度為0.2~0.95g/cm 3,壓縮強(qiáng)度為10~ 65MPa〇
[0025]進(jìn)一步的，所述輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在0.05~20GHz范圍內(nèi)的電磁屏蔽性能在 40dB以上，電阻率< 103Ω · cm;優(yōu)選的，所述輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在0.05~20GHz范圍內(nèi) 的電磁屏蔽性能為50~75dB，電阻率為0.1~150Ω · cm。
[0026] 本發(fā)明還提供了上述輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，它包括以下步驟：
[0027] a、取環(huán)氧樹脂、碳系填料、固化劑和發(fā)泡劑，混勻，得到可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物；
[0028] b、將鍍金屬泡沫置于步驟a所得可發(fā)性環(huán)氧樹脂混合物中，使可發(fā)性環(huán)氧樹脂混 合物進(jìn)入鍍金屬泡沫，發(fā)泡和/或固化后，即得。
[0029] 進(jìn)一步的，步驟b中，在將鍍金屬泡沫置于步驟a所得環(huán)氧樹脂混合物中之前或之 后，還存在預(yù)聚合的步驟:預(yù)聚合的溫度為15~160°C，預(yù)聚合的時(shí)間為0~48h。
[0030] 進(jìn)一步的，步驟b中，發(fā)泡和/或固化的溫度為15~180°C，發(fā)泡和/或固化的時(shí)間為 1 ~48h〇
[0031] 本發(fā)明還提供了上述輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料作為導(dǎo)電材料和/或電磁屏蔽材料的 應(yīng)用。
[0032] 本發(fā)明中，鍍金屬泡沫是指以聚合物開孔泡沫為基底，其骨架表面覆有連續(xù)、致密 金屬薄層的導(dǎo)電泡沫材料。
[0033] 開孔泡沫滿足條件：（1)每個(gè)球形或多邊形泡孔必須至少有兩個(gè)孔或兩個(gè)破壞面； (2)大多數(shù)泡孔棱必須為至少3個(gè)結(jié)構(gòu)單元所共有。
[0034]本發(fā)明具有以下有益效果：
[0035] (1)本發(fā)明以環(huán)氧樹脂及固化劑為基體，利用鍍金屬泡沫為連續(xù)的宏觀導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)， 碳系填料為微觀導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過發(fā)泡制備了一種環(huán)氧導(dǎo)電泡沫，方法非常簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)； [0036] (2)碳系填料用量少，對(duì)環(huán)氧樹脂可發(fā)性影響不大，所得材料綜合成本低廉；
[0037] (3)環(huán)氧導(dǎo)電復(fù)合泡沫密度為0.2~0.95g/cm3,壓縮強(qiáng)度2 3MPa;
[0038] (4)環(huán)氧導(dǎo)電復(fù)合泡沫導(dǎo)電性能極好，電阻率不超過103Ω · cm;
[0039] (5)環(huán)氧導(dǎo)電復(fù)合泡沫電磁屏蔽性能優(yōu)異，在0.05~20GHz范圍內(nèi)的電磁屏蔽性能 在40dB以上。
[0040] 本發(fā)明的輕質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，具有密度小、力學(xué)強(qiáng)度高、電阻率低、電磁屏蔽 性能優(yōu)良等多種優(yōu)點(diǎn)，非常適合作為導(dǎo)電材料和/或電磁屏蔽材料的應(yīng)用，而且，本發(fā)明輕 質(zhì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法簡(jiǎn)便，能耗低，生產(chǎn)效率高，具有十分良好的產(chǎn)業(yè)化前景。
[0041] 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(shí)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