專利名稱：室溫發泡環氧樹脂組合物及其制備方法
技術領域：
本發明屬于環氧泡沫材料領域，特別是涉及室溫發泡并固化或60°C以下固化的環 氧泡沫材料及其制備方法。
背景技術：
環氧樹脂作為封裝材料已經得到廣泛應用，由它制成的泡沫塑料具有很多優點， 如表觀密度低，質輕且結構堅韌，隔熱及力學性能好；電氣性能好，耐熱性和尺寸穩定性 好，吸水率低，耐化學腐蝕性好。并具有良好的電器絕緣性能，可提高零件可靠性。環氧泡沫塑料在國外已有成熟的制造技術，應用于電子和宇航工業制造電子元器 件，飛機導航用部件和受力情況下用的阻燃、介電元件等封裝，漂浮材料、隔熱材料等。在國內該項研制剛剛起步。北京航空材料研究院研制了一種電器灌封用環氧泡 沫塑料，組成包括E — 54環氧樹脂，芳香胺固化劑，酰胼發泡劑，CTBN, 二縮水甘油醚稀釋 劑等。灌封料預聚工藝70 80°C /40 50min，樹脂混合物經選定的預聚過程處理后，在 85°C下反應15min達到發泡倍率的最大值(張曉艷，王景鶴，范召東；航空材料學報，2003 年10月增刊，186-189)。一些材料封裝如電子部件封裝要求采用雙組分現場澆注型環氧泡沫，固化溫度一 般要求低于60°C。環氧樹脂泡沫材料以往均為高溫固化，若需降低到中、常溫固化需外加第 三組分；而一般常見的常溫或低溫發泡劑多為壓縮氣體、常溫低溫氣體化或易分解化學物 質，并且在發泡過程中需加入振動裝置來解決泡沫形式的不均勻缺陷，這在很多電子部件 制造工藝上是不允許的。
發明內容
本發明的目的在于提供一種室溫發泡固化(或60°C以下固化)的環氧發泡材料， 具有良好的壓縮強度、沖擊強度等力學性能以及良好的擊穿電壓強度等電氣絕緣性能，無 毒，彌補了國內環氧泡沫封裝材料需加熱固化發泡，有毒性，以及適用范圍窄等不足。該發 明達到的性能指標見表1。表1室溫發泡并固化(或60°C以下固化)的環氧發泡材料性能指標
3 本發明所達到的目的是通過如下技術方案實現的1.本發明提供的室溫發泡并固化或60°C以下固化的環氧發泡材料，包括由A、B、C 三組分組成，其組分和重量份數如下A 組分環氧樹脂 100 份改性劑0-20份顏料0-100 份B 組分固化劑C 組分硅烷類發泡劑 100份均泡劑0-3 份A、B、C三組分的質量比為100 10-40 1-5制備步驟如下1)A組分將環氧樹脂與改性劑料在70-110°C°C下混合后，再與顏填料混合，可采 用三聯輥輥壓，加入時間為15-45min。2)B組分的制備步驟按配方稱取固化劑，如采用幾種固化劑則在40°C以下混合15min3) C組分將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。4)將上述3組分按順序及配方比例，投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤到特定 的模具中，經發泡固化成型。固化工藝為室溫2-7天或60°C下2小時或室溫下12-16小時 而后600CT 1-3小時。環氧樹脂為脂肪族縮水甘油醚，縮水甘油酯，芳香族縮水甘油醚中的一種或幾種 的混合物。脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂如如乙二醇二縮水甘油醚，1，4 丁二醇二縮水甘油 醚，丙三醇縮水甘油醚；縮水甘油酯如癸二酸二縮水甘油酯，四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯 (711)，1，2環氧環己烷4，5-二甲酸二縮水甘油酯(TDE-85)；芳香族縮水甘油醚如雙酚A縮水甘油醚環氧樹脂，雙酚F縮水甘油酯環氧樹脂，酚醛環氧如F51，F44。改性劑為以下化合物中的一種或幾種的混合物橡膠彈性體，如2，6_ 丁腈橡膠， 端羧基2，6-丁腈橡膠，分子質量1000-3000的聚硫橡膠；含聚酯、聚氨酯或聚醚鏈段的柔性 增韌劑，如聚酯303，聚氨酯改性環氧樹脂，如PU133 ；柔性環氧樹脂，如二聚酸二縮水甘油 醚，分子質量為700-1000的中高分子質量環氧樹脂。改性劑優選份數為5-15份。顏填料為鈦白，炭黑油溶黑，輕鈣中的一種或幾種的混合物，粒度為270-1000目， 優選粒度為400-600目，優選份數為10-60份。固化劑為脂肪胺、改性脂肪胺固化劑中的一種或幾種的混合物如二乙烯三胺，三 乙烯四胺，四乙烯五胺，端氨基聚醚，芐基二甲胺，593，DMP-30，6821 (廣州市黃埔惠聯化工 有限公司)。固化劑除具備中、低溫固化特性外，還應與發泡體系相匹配，這是控制固化凝膠 速度、發泡速度、倍率及體系放熱量，以控制其均勻發泡的關鍵因素。硅烷類發泡劑可采用一種或幾種硅油的混合物，如聚二甲基硅氧烷(無色透明液 體，25 V時，密度0. 930-0. 975，折射率:25°C時，1. 390-1. 410)，FC-9 (無色或淡黃色液體， 運動粘度25°C時，彡50mm2/S，折射率:25°C時，1. 390-1. 410)、FC-10 (白色均勻乳狀液， PH5-7，分子質量3-5萬或8-14萬)；低粘度羥基硅油(無色透明液體，運動粘度25°C時， 20mm2/S，折射率25°C時，1. 400-1. 403，pH6_7)。發泡劑與助劑的選擇和匹配不僅關系到 中、低溫發泡工業的實現，還關系到發泡均勻，以達到良好的力學及電性能。均泡劑為Tween 20，Pluromicl-64等，優選份數為1-1. 5份。A、B、C三組分的優選配比為100 15-30 1.5-3環氧組合物的制備方法，包括以下步驟A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在70-110°C下混合后，再與顏填料混合， 采用三聯輥輥壓，時間為15-45min。B組分的制備步驟按配方稱取固化劑，如采用幾種固 化劑則在40°C以下混合15min，. C組分的制備步驟將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。 按A組分，C組分，B組分順序及其配方比例將3個組分投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆 濤到特定的模具中，經發泡固化成型。發泡溫度10-35°C，固化工藝為室溫2-7天或60°C下 2小時或室溫下12-16小時而后60°C下1-3小時。本發明的環氧樹脂泡沫材料具有如下優點A本發明的環氧樹脂泡沫材料可室溫發泡，室溫或60°C以下固化，可現場澆注，無 毒環保，使得環氧樹脂泡沫塑料的應用范圍拓寬。B.本發明的環氧樹脂泡沫材料制備工藝簡單，將樹脂，發泡劑，固化劑按順序及配 方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤模具中，發泡固化成型。C.本發明的環氧樹脂泡沫材料固化后除具有質輕、泡沫均勻、細膩，隔熱及抗震效 果外，還具有良好的電器絕緣性能。
具體實施例方式下面將通過具體實施例進一步描述本發明實施例1A組份雙酚A環氧樹脂(E-51) 100聚酯 30310
5
鈦白(粒度700目)10B組份三乙烯四胺C 組份 FC-970羥基硅油30Tween201. 5A、B、C 三組分配比 100 12 2A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在70°C下混合后，再與顏填料混合，時間 為30min，C組分的制備步驟將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。而后按照A組分，C組 份，B組份固化劑順序及配方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤到特定的模具中，經 發泡固化成型。發泡溫度25°C，固化工藝為室溫2天。實施例2A組份雙酚A環氧樹脂(E51)90乙二醇二縮水甘油醚10丁腈橡膠(分子質量2000)20炭黑(粒度500目)10B 組份 593C 組份 FC-9100Pluromicl-641.0A、B、C 三組分配比 100 25 1A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在70°C下混合后，再與顏填料混合，采用 三聯輥輥壓，，時間為45min，C組分的制備步驟將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。而 后按照A組分，C組份，B組份固化劑順序及配方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤 到特定的模具中，經發泡固化成型。發泡溫度35°C，固化工藝為室溫5天。實施例3A組份雙酚A環氧樹脂(E51)100癸二酸二縮水甘油酯15聚硫橡膠(分子質量1000) 20油溶黑(粒度400目)10B 組份 6821 50593 50C 組份 FC-10100Pluromi cl-64 3. 0A、B、C 三組分配比 100 30 1. 5A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在110°C下混合后，再與顏填料混合，時 間為15min，C組分的制備步驟將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。而后按照A組分，C 組份，B組份固化劑順序及配方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤到特定的模具中， 經發泡固化成型。發泡溫度25°C，固化工藝為60°C下2小時。實施例4A組份雙酚A環氧樹脂(E51)80
1，4_ 丁二醇二縮水甘油醚20聚氨酯改性環氧樹脂PU1335炭黑(粒度1000目)5輕鈣(粒度500目)35B組份四乙烯五胺C組份聚二甲基硅氧烷100Tween201. 5A、B、C 三三組分配比 100 15 5 A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在90°C下混合后，再與顏填料混合，采用三 聯輥輥壓，，時間為30min，C組分的制備步驟將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。而后按 照A組分，C組份，B組份固化劑順序及配方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤到特定 的模具中，經發泡固化成型。發泡溫度25°C，固化工藝為室溫下12小時而后60°C下3小時。實施例5A組份雙酚A環氧樹脂(型號)50TDE-8550中高分子質量環氧樹脂(分子質量850) 10B組份三乙烯四胺C 組份 FC-9100Tween201. 5A、B、C 三組分配比 100 17 3A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在90°C下混合后，時間為30min，C組分的 制備步驟將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。而后按照A組分，C組份，B組份固化劑 順序及配方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤到特定的模具中，經發泡固化成型。 發泡溫度25°C，固化工藝為室溫下7天。上述實施例的性能檢測指標見表2。表2實施例1-5性能測試結果
序號密度 (kg/m3)壓縮強 度 (Mpa)沖擊強 度 (kj/ m2)電氣強 度 (kV/ mm)介質損 耗 因數實施例12703. 900. 946. 50. 011實施例22403.401. 156.40. 014實施例32483.481. 015. 50.020實施例42975. 000. 976. 00.012實施例52955. 630. 986. 80.025
7
實施例6A組份雙酚F環氧樹脂(型號)輕鈣(500 目)B組份三乙烯四胺端氨基聚醚C 組份 FC-9
100 60 15 15
FC-10
80 20Tween201.5A、B、C 三組分配比 100 30 2A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在90°C下混合后，再與顏填料混合，采用 三聯輥輥壓，時間為30min，C組分的制備步驟將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。而 后按照A組分，C組份，B組份固化劑順序及配方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤 到特定的模具中，經發泡固化成型。發泡溫度25°C，固化工藝為固化工藝為室溫下16小時 而后60°C下1小時。實施例74組份1，2環氧環己烷4，5-二甲酸二縮水甘油酯01^-85) 100聚酯 303鈦白(500 目)B 組份 5936821C組份聚二甲基硅氧烷FC-9
15 50 50 50 50 50Tween201.5A、B、C 三組分配比 100 25 3A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在90°C下混合后，再與顏填料混合，采用 三聯輥輥壓，時間為30min，C組分的制備步驟將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。而 后按照A組分，C組份，B組份固化劑順序及配方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤 到特定的模具中，經發泡固化成型。發泡溫度10°C，固化工藝為固化工藝為室溫下5天。實施例8A組份酚醛環氧F51 100鈦白(500 目) 50B組份三乙烯四胺C 組份 FC-9100Tween201.5A、B、C 三組分配比 100 40 3A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在90°C下混合后，再與顏填料混合，采用 三聯輥輥壓，時間為30min，C組分的制備步驟將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。而 后按照A組分，C組份，B組份固化劑順序及配方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤 到特定的模具中，經發泡固化成型。發泡溫度10°C，固化工藝為室溫下14小時而后60°C下2小時。實施例9A組份雙酚A環氧樹脂(E51)90酚酸環氧 F4410010中高分子質量環氧樹脂(分子質量700) 10輕鈣(600 目)100B組份二乙烯三胺C 組份 FC-9100FC-950Tween20 1.5A、B、C 三組分配比 100 10 3A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在90°C下混合后，再與顏填料混合，采用 三聯輥輥壓，時間為30min，C組分的制備將發泡劑與均泡劑35°C以下混合均勻。而后按 照A組分，C組份，B組份固化劑順序及配方比例投入到容器中，攪拌均勻后，即可澆濤到特 定的模具中，經發泡固化成型。發泡溫度10°C，固化工藝為固化工藝為室溫下60°C 2小時。
權利要求
一種室溫發泡的環氧樹脂組合物，其特征是組分和質量份數如下A組分環氧樹脂 100 份改性劑 0 20 份顏填料 0 100 份B組分固化劑C組分硅烷類發泡劑 100 份均泡劑0 3 份A、B、C三組分的質量比為100∶10 40∶1 5
2.如權利要求1所述的環氧樹脂組合物，其特征是所述的環氧樹脂為脂肪族縮水甘油 醚，縮水甘油酯，芳香族縮水甘油醚中的一種或幾種的混合物。
3.如權利要求1所述的環氧樹脂組合物，其特征是所述的改性劑為橡膠彈性體、含聚 酯、聚氨酯或聚醚鏈段的柔性增韌劑，柔性環氧樹脂。
4.如權利要求3所述的環氧樹脂組合物，其特征是所述的橡膠彈性體為丁腈橡膠、聚 硫橡膠中的一種或其混合物。
5.如權利要求3所述的環氧樹脂組合物，其特征是所述的柔性環氧樹脂為二聚酸二縮 水甘油醚，中高分子質量環氧樹脂的一種或幾種的混合物。
6.如權利要求1所述的環氧樹脂組合物，其特征是所述的顏填料為鈦白，炭黑，油溶 黑，輕質碳酸鈣中的一種或幾種的混合物。
7.如權利要求1所述的環氧樹脂組合物，其特征是所述的固化劑為脂肪胺、改性脂肪 胺固化劑中的一種或幾種的混合物。
8.如權利要求1所述的環氧組合物，其特征是所述的硅烷類發泡劑為硅油。
9.如權利要求1所述的環氧組合物，其特征是所述的均泡劑為Tween20， Pluronicl-64。
10.如權利要求1所述的環氧組合物的制備方法，其特征是包括以下步驟1)A組分的制備步驟將環氧樹脂與改性劑在70-110°C下混合后，再與顏填料混合，可 采用三聯輥輥壓，時間為15-45min。2)B組分的制備步驟按配方稱取固化劑，如采用幾種固化劑則在40°C以下混合 15min，.3)C組分的制備步驟將發泡劑與均泡劑在35°C以下混合均勻。4)按A組分，C組分，B組分順序及其配方比例將3個組分投入到容器中，攪拌均勻后， 即可澆濤到特定的模具中，經發泡固化成型。發泡溫度10-35°C，固化工藝為室溫2-7天或 60°C下2小時或室溫下12-16小時而后60°C下1_3小時。
全文摘要
本發明涉及一種室溫發泡并固化或60℃以下固化的環氧樹脂組合物及其制備方法。該組合物A組分為環氧樹脂、改性劑和顏填料，B組分為固化劑，C組分為硅烷類發泡劑和均泡劑。三組分的質量配比為100∶10-40∶1-5。該組合物發泡溫度10-35℃，固化工藝為室溫2-7天或60℃下2小時或室溫下12-16小時而后60℃下1-3小時。該組合物固化后具有良好的壓縮強度、沖擊強度等力學性能以及良好的擊穿電壓強度等電氣絕緣性能，可現場澆注，無毒環保，彌補了國內環氧泡沫封裝材料需加熱固化發泡，有毒性，以及適用范圍窄等不足。該組合物可用于電子部件的封裝等領域。
文檔編號B29C44/60GK101891935SQ20101021798
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月6日 優先權日2010年7月6日
發明者余逸, 李麗娟, 白南燕, 趙書英, 郭桂榮, 閻輝, 韓占元 申請人:天津市合成材料工業研究所