[发明专利]一种高强度硬质阻燃环氧泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天制造技术领域，具体为一种高强度硬质阻燃环氧泡沫材料及其制备方法。

背景技术

先进导弹武器系统采用了垂直发射技术，易碎盖是导弹贮运发射系统研制中的关键技术之一。易碎盖作为导弹贮存和发射系统中的重要组成部分，不仅具备一定的承压能力，阻止内部气体外泄，起到保护发射箱内导弹的作用；导弹发射时能在一定的撞击力或气体压力条件下破碎，极大提升了导弹作战的响应速度，还具有重量轻、免维护、可靠性高等优点。制造易碎盖的关键是材料。易碎盖材料在导弹的撞击下不仅要按一定规律破开,使导弹顺利起飞并正常飞行,它还必须满足气密、抗振、耐一定程度的外力冲击、耐老化、耐“三防”、耐高低温、具有机加工特性、不燃或自熄、质轻、价廉等要求。

目前，易碎盖最常用的材料为树脂基泡沫塑料，主要包括聚氨酯泡沫塑料和环氧泡沫塑料两种。聚氨酯泡沫塑料，特别是硬质聚氨酯泡沫塑料具有重量轻、绝热效果好、比轻度大、耐化学品腐蚀等特点，一度广泛应用于易碎盖。但硬质聚氨酯泡沫塑料存在热稳定性差，耐候及耐老化性能低的缺点，制备易碎盖的尺寸稳定性差，而且使用寿命仅为3-5年左右。先进导弹武器系统对易碎盖提出了高承压、耐老化、耐候、长寿命等性能要求，服役寿命要求10-15年。与其他泡沫材料相比，环氧泡沫塑料的优点有：力学性能好，耐水性及耐化学腐蚀性能优异、热稳定性高、能自熄、抗老化及耐候性好等，能够满足先进易碎盖的性能要求，开始逐步取代硬质聚氨酯泡沫塑料用于易碎盖生产。

中国专利ZL200810040845.8、日本专利昭和45-16588和美国专利4410639等已经发明了多种不同密度环氧发泡材料成型方法，但这些方法主要还是基于化学发泡原理，工艺较复杂，过程需严格控制，否则容易造成气泡结构不均匀等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种工艺方法简单、内部泡孔泡孔结构致密均匀的高强度硬质阻燃环氧泡沫材料及其制备方法。该方法既保证了成型工艺简单、泡孔结构容易控制，又能保证环氧泡沫材料满足易碎盖高承压、耐老化、耐候、长寿命等性能要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

所述的一种高强度硬质阻燃环氧泡沫材料，其特征在于：所述泡沫材料包括以下组分和重量份数：环氧树脂100份，固化剂10-50份，无机空心填料10-40份，分散剂1-5份，表面活性剂1-5份，偶联剂1-5份，稀释剂5-15份，抗老剂1-5份，阻燃剂0-10份。

所述的一种高强度硬质阻燃环氧泡沫材料，其特征在于，其泡沫结构由空心填料内部的空腔来实现，可以不经过气泡的成核和膨胀阶段，通过控制填充空心填料的数量、大小就可以控制泡沫塑料的结构。

优选地，所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂、脂环族环氧树脂和混合型环氧树脂中的一种或几种。

优选地，所述的固化剂为脂肪胺或芳香胺类固化剂。

优选地，所述的无机空心填料为空心玻璃微球、陶瓷微珠或它们的组合，粒径为50～150μm，密度0.30～0.40g/mm³。

优选地，所述的分散剂为EFKA-5044，偶联剂为KH-550，表面活性剂为吐温-20、有机硅油或它们的组合，稀释剂为苯甲醇，抗老剂为2246，阻燃剂为DBDPE/Sb₂O₃、DMMP或它们的组合。

一种高强度硬质阻燃环氧泡沫材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)按以下组分及重量份数备料：环氧树脂100份，固化剂10-50份，无机空心填料10-40份，分散剂1-5份，表面活性剂1-5份，偶联剂1-5份，稀释剂5-15份，抗老剂1-5份，阻燃剂0-10份。

2)将固化剂在100～140℃熔化，加入环氧树脂，低速混合均匀，调节温度为30～50℃；

3)将分散剂、表面活性剂、无机空心填料、阻燃剂、抗老剂依次加入搅拌均匀；

4)将稀释剂迅速加入到混合料中，搅拌20～25s，立即浇注入预热至30～40℃的模具内发泡成型；

5)将模具依次升温至60～90℃、100～130℃和150～180℃各保温1-2h固化处理；

6)将经过固化处理的环氧泡沫材料与模具一起降温到45℃以下，脱模得到高强度硬质阻燃环氧泡沫材料。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下优点和积极效果：