一种轻质环氧树脂复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子导电、电磁屏蔽材料领域，具体涉及一种轻质、高导电、高电磁 屏蔽的环氧树脂复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代高新技术的发展，电磁波引起的电磁干扰和电磁兼容问题日益严重，不 但对电子仪器、设备造成干扰与损坏，影响其正常工作，严重制约我国电子产品和设备的国 际竞争力，而且也会污染环境，危害人类健康;此外，电磁波泄漏还会危及国家信息安全和 军事核心机密的安全。
[0003] 解决上述问题的关键因素在于探索和开发高性能的电磁屏蔽材料。
[0004] 传统上，通常采用具有优良电磁屏蔽性能的金属材料作为电磁屏蔽材料，但它存 在密度大、成本高、不耐腐蚀等多种缺点，根本无法满足现代社会对电磁屏蔽材料越来越高 的要求，例如，在航空航天领域中，不仅要求材料具有优良的电磁屏蔽性能，还要求材料在 降低密度的同时仍能保持足够高的力学强度，以提高飞行器的有效载荷。
[0005] 公知的，材料各个方面的性能之间往往会形成相互制约的矛盾，特别是，对于环氧 树脂而言，如果要求材料具有高导电性和/或高电磁屏蔽性能，通常需要提高导电填料的用 量，但提高导电填料的用量往往会导致材料的力学性能变差;而降低材料中导电填料的用 量，则无法获得较高的导电和电磁屏蔽性能，现有技术中也鲜见有轻质、高导电、高电磁屏 蔽的环氧树脂材料的相关报道;对本领域技术人员来说，同时提高电磁屏蔽材料多方面的 性能通常是非常困难的。
[0006] 然而，本申请的发明人通过大量的生产实践，意外的得到了一种轻质高强高导电 高电磁屏蔽的环氧树脂复合材料，取得了本领域技术人员预料不到的技术效果。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种轻质环氧树脂复合材料。
[0008] 本发明提供的一种轻质环氧树脂复合材料，它是由可发性环氧树脂混合物和镀金 属泡沫制成，其中，可发性环氧树脂混合物的重量与镀金属泡沫的体积之比为大于等于 0.2g/cm3〇
[0009] 进一步的，可发性环氧树脂混合物的重量与镀金属泡沫的体积之比为0.2~10g/ cm3。
[0010] 进一步的，所述可发性环氧树脂混合物是由以下重量份数的原料制成:环氧树脂 100份、固化剂0.5~200份、碳系填料0~30份、发泡剂0.5~120份。
[0011] 进一步的，所述可发性环氧树脂混合物是由以下重量份数的原料制成:环氧树脂 1 〇〇份、固化剂1~200份、碳系填料2~30份、发泡剂0.5~120份。
[0012] 进一步的，
[0013] 所述环氧树脂选自缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺 类环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂中的任意一种或两种以上；
[0014] 所述固化剂选自聚醚胺类固化剂、聚酰胺类固化剂、咪唑类固化剂、胺类固化剂、 酸酐类固化剂、羧酸类固化剂、有机酰肼固化剂、双氰胺固化剂、酚醛类固化剂、苯胺甲醛类 固化剂、聚酯类固化剂、聚氨酯类固化剂、聚硫类固化剂中的任意一种或两种以上；
[0015] 所述碳系填料选自碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、石墨中的任意一种或两 种以上；
[0016]所述发泡剂为物理发泡剂和/或化学发泡剂，其中，物理发泡剂选自聚合物膨胀微 球、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠中的任意一种或两种以上，化学发泡剂选自聚硅氧烷类发 泡剂、磺酰肼类化合物、偶氮类化合物、亚硝基化合物、碳酸盐中的任意一种或两种以上。
[0017] 进一步，
[0018] 优选的，所述的环氧树脂选自缩水甘油醚类环氧树脂或缩水甘油酯类环氧树脂。
[0019] 优选的，所述的固化剂选自聚醚胺固化剂、聚酰胺固化剂、胺类固化剂、酸酐类固 化剂、咪唑类固化剂中的任意一种或两种以上。
[0020] 优选的，所述的物理发泡剂选自聚合物膨胀微球、玻璃空心微珠或瓷空心微珠;所 述的化学发泡剂选自磺酰肼类化合物或聚硅氧烷类化合物。
[0021] 进一步的，所述的镀金属泡沫中，金属含量为镀金属泡沫总重量的30%~90%。
[0022] 进一步的，所述金属选自银、铜、镍、金、铁、铝、铬、锡、钴、钯中的任意一种或两种 以上;优选的，所述金属选自银、铜、镍中的任意一种或两种以上。
[0023] 进一步的，所述的镀金属泡沫中，泡沫为热固性开孔泡沫和/或热塑性开孔泡沫， 其中，热固性开孔泡沫选自三聚氰胺甲醛开孔泡沫、聚氨酯开孔泡沫、酚醛开孔泡沫、硅橡 胶开孔泡沫中的任意一种或两种以上，热塑性开孔泡沫选自聚氯乙烯开孔泡沫、聚酰亚胺 开孔泡沫、聚乙烯开孔泡沫、聚丙烯开孔泡沫、三元乙丙开孔泡沫、聚苯乙烯开孔泡沫、聚酰 胺开孔泡沫、聚丁二烯开孔泡沫中的任意一种或两种以上。
[0024] 进一步的，所述轻质环氧树脂复合材料的密度为0.2~0.95g/cm3，压缩强度2 3MPa;优选的，所述轻质环氧树脂复合材料的密度为0.2~0.95g/cm 3,压缩强度为10~ 65MPa〇
[0025]进一步的，所述轻质环氧树脂复合材料在0.05~20GHz范围内的电磁屏蔽性能在 40dB以上，电阻率< 103Ω · cm;优选的，所述轻质环氧树脂复合材料在0.05~20GHz范围内 的电磁屏蔽性能为50~75dB，电阻率为0.1~150Ω · cm。
[0026] 本发明还提供了上述轻质环氧树脂复合材料的制备方法，它包括以下步骤：
[0027] a、取环氧树脂、碳系填料、固化剂和发泡剂，混匀，得到可发性环氧树脂混合物；
[0028] b、将镀金属泡沫置于步骤a所得可发性环氧树脂混合物中，使可发性环氧树脂混 合物进入镀金属泡沫，发泡和/或固化后，即得。
[0029] 进一步的，步骤b中，在将镀金属泡沫置于步骤a所得环氧树脂混合物中之前或之 后，还存在预聚合的步骤:预聚合的温度为15~160°C，预聚合的时间为0~48h。
[0030] 进一步的，步骤b中，发泡和/或固化的温度为15~180°C，发泡和/或固化的时间为 1 ~48h〇
[0031] 本发明还提供了上述轻质环氧树脂复合材料作为导电材料和/或电磁屏蔽材料的 应用。
[0032] 本发明中，镀金属泡沫是指以聚合物开孔泡沫为基底，其骨架表面覆有连续、致密 金属薄层的导电泡沫材料。
[0033] 开孔泡沫满足条件：（1)每个球形或多边形泡孔必须至少有两个孔或两个破坏面； (2)大多数泡孔棱必须为至少3个结构单元所共有。
[0034]本发明具有以下有益效果：
[0035] (1)本发明以环氧树脂及固化剂为基体，利用镀金属泡沫为连续的宏观导电网络， 碳系填料为微观导电网络，经过发泡制备了一种环氧导电泡沫，方法非常简单，易于实现； [0036] (2)碳系填料用量少，对环氧树脂可发性影响不大，所得材料综合成本低廉；
[0037] (3)环氧导电复合泡沫密度为0.2~0.95g/cm3,压缩强度2 3MPa;
[0038] (4)环氧导电复合泡沫导电性能极好，电阻率不超过103Ω · cm;
[0039] (5)环氧导电复合泡沫电磁屏蔽性能优异，在0.05~20GHz范围内的电磁屏蔽性能 在40dB以上。
[0040] 本发明的轻质环氧树脂复合材料，具有密度小、力学强度高、电阻率低、电磁屏蔽 性能优良等多种优点，非常适合作为导电材料和/或电磁屏蔽材料的应用，而且，本发明轻 质环氧树脂复合材料的制备方法简便，能耗低，生产效率高，具有十分良好的产业化前景。
[0041] 显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离 本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或