[发明专利]一种在高频磁场中实现中高温加热并固化的热固性树脂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在高频磁场中实现中高温加热并固化的热固性树脂及制备方法，可以在高频磁场中实现中高温加热并固化以Fe₃O₄磁性颗粒为填料的热固性树脂体系。 

背景技术

树脂的传统固化多为加热固化，温度是由树脂表面向树脂内部传递，这便导致树脂内部温度低于外部温度，外部树脂先完成固化，内部树脂后固化，因而产品中会产生内应力，最终影响产品性能。而且，传统的加热固化毒性大、固化偏慢、加工成型困难，并且由于固化过程中受热不均而易导致材料性能不均一。因此，成型固化时间短、加热效率高、加热均匀且具有选择性、几乎无环境污染、产品质量好且易于实现机械化和自动化的加热固化技术一直为人们所关注。目前研发的重点在于固化所需磁性颗粒的制备，相应工艺条件的确立及对综合性能的改善，其中高频磁场固化热固性树脂的工艺研究尤为重要。 

高频磁场加热是利用高频交变电流通过线圈产生交变磁场，将磁性颗粒放置在一个功率足够大、频率足够高的交变磁场中，磁性颗粒会产生一些特殊的物理效应，如磁滞效应、弛豫效应等，将交变磁场能量转变为热能，使周围介质升温。借助磁性颗粒的这一性质，将高频磁场加热技术引入热固性树脂的固化中，即以磁性颗粒为热固性树脂的填料，通过控制磁性颗粒的居里温度，即合成具有合适居里温度的磁性颗粒来控制高频磁场的加热过程。其加热过程如下，在交变磁场中采用磁性颗粒作为接受器吸收磁能，当达到预定的最高温度也就是磁性颗粒的居里温度时，磁性颗粒产生热能，便可实现磁性颗粒周围物质均匀快速的升温，从而达到固化热固性树脂的目的。 改变这些磁性颗粒的化学性质，其居里温度可精确控制在56℃～475℃之间。与其它的加热技术相比，利用磁性颗粒在交变磁场下生热加工固化热固性树脂不仅高效节能，而且在精确粘接中利用此项技术可选择性的进行加热，从而实现精确联接以及成型。同时，磁性颗粒在交变磁场下的加热技术为发展大批量热固性树脂的成型和生产提供了新颖的工艺。20世纪初，高频磁场加热技术开始应用于工业生产中，近年来，国外的一些研究者们将磁性颗粒在交变磁场下快速生热的性质应用到树脂基复合材材料的加工中，现在已经得到了迅速的发展。 

传统热固性树脂固化具有配比太严、加工成型困难、固化效率低、固化时间长以及由于受热不均而导致的材料性能不均一等缺点。 

发明内容

要解决的技术问题 

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种在高频磁场中实现中高温加热并固化的热固性树脂及制备方法。 

技术方案 

一种在高频磁场中实现中高温加热并固化的热固性树脂，其特征在于组分为：100重量份室温下为液态的热固性树脂，1～50重量份固化剂，1～10重量份的Fe₃O₄磁性颗粒，1～10重量份填料。 

所述热固性树脂为双酚A型树脂，酚醛树脂，DAP树脂，三聚氰胺甲醛树脂，有机硅树脂，不饱和聚酯，酚醛树脂，氨基树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂，呋喃树脂，醇酸树脂、有机硅树脂，不饱和聚酯中的一种或几种。 

所述固化剂为咪唑及咪唑衍生物、三氟化硼及其胺类络合物、芳香族多胺、多胺盐、脂环胺、有机酸酰肼中的一种或几种。 

所述Fe₃O₄磁性颗粒的磁含量为20％～80％。 

所述的填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、氧化铝或陶土粉中的一种或几种。 

一种制备上述在高频磁场中实现中高温加热并固化的热固性树脂的方法，其特征在于步骤如下： 

步骤1：在热固性树脂中加入固化剂，并将其均匀分散在树脂中； 

步骤2：再加入Fe₃O₄磁性颗粒和填料，混合分散均匀得到热固性树脂体系； 

步骤3：将步骤2混合好的热固性树脂体系置于坩埚中并放在高频磁场下，磁场中心的磁场强度为H＝3.2KA/m，高频磁场的高频交变电流为4.0A～7.0A；在磁场中心，利用Fe₃O₄磁性颗粒的奈尔弛豫效应完成加热固化，得到在高频磁场中实现中高温加热并以Fe₃O₄磁性颗粒为加热介质的热固性树脂。 

有益效果