[发明专利]一种低热膨胀系数环氧树脂的制备方法

说明书

本发明涉及一种低热膨胀系数环氧树脂的制备方法，将液态环氧树脂、固态环氧树脂在高温下搅拌混合均匀，制备成混合液；将制备的混合液与一定量空心玻璃微珠在高温下搅拌混合完全；加入适量的固化剂在高温下搅拌混合均匀，至一定的粘度；加入一定量的促进剂在高温下搅拌混合均匀。本发明的低热膨胀系数环氧树脂的制备方法最终得到的环氧树脂，相比于不使用空心玻璃微珠，热膨胀系数比降低了80.3％。本发明的方法能够大大降低环氧树脂的热膨胀系数，满足实际应用过程中对材料的需求。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种低热膨胀系数环氧树脂的制备方法。

背景技术

我国的卫星工程发展迅速，而作为探测结构的天线反射面的精度会直接影响探测空间分辨率、灵敏度、定标精度、极化隔离度等重要指标，因此高精度天线反射面的制造是构建高性能探测系统的重要因素。同时，随着航天科技的迅速发展和卫星工程领域扩大的需要，可应用材料的工作条件日趋苛刻，特别是卫星结构，要求材料有低密度、高强度、高模量和低热膨胀系数等性能。复合材料是由两种或者两种以上的材料经适当的工艺方法而制造的多相材料，便是应运而兴的新型工程材料。成为典型的代表就是碳纤维复合材料，碳纤维复合材料拥有轻质、强度刚度好、尺寸稳定、热膨胀系数小以及耐腐蚀等优点，采用碳纤维复合材料来制造天线反射面已经成为碳纤维材料的重要应用方向。

碳纤维复合材料的主体包括两个：聚合物基体及碳纤维，常用的聚合物基体为环氧树脂。这两种基体之间的热膨胀系数存在很大的差异，碳纤维为负热膨胀材料，其热膨胀系数-12×10^-6·℃^-1，而环氧树脂为正热膨胀材料，一般的环氧树脂的热膨胀系数为65由于两者之间的热膨胀系数存在很大的差异，因此制备完成的碳纤维复合材料内应力较大。在实际的应用过程中，随着温度的变化，两者之间会发生轻微的变形乃至翘曲，从而影响到最终制件的精度。因此，急需降低环氧树脂的热膨胀系数，使环氧树脂与碳纤维之间的热膨胀系数差异变小，从而提高碳纤维制件的精度，以满足实际应用过程中对材料的需求。

空心玻璃微珠是一种经过特殊加工处理的玻璃微珠，是一种微米级新型轻质材料，其主要成分是硼硅酸盐，一般粒度为10～250μm，壁厚为1～2μm；空心玻璃微珠具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，它被誉为21世纪的“空间时代材料”。被忽略的是其自身的热膨胀系数很低，仅为0.5×10^-6·℃^-1。

发明内容

本发明的目的是提供一种低热膨胀系数环氧树脂的制备方法，能够大大降低环氧树脂的热膨胀系数，以满足实际应用过程中对材料的需求。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种低热膨胀系数环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)将液态环氧树脂、固态环氧树脂在高温下搅拌混合均匀，制备成混合液；

2)将上述步骤1)制备的混合液与一定量空心玻璃微珠在高温下搅拌混合完全；

3)向上述步骤2)制备的混合液中加入适量的固化剂在高温下搅拌混合均匀，至一定的粘度；

4)向上述步骤3)制备的混合液中加入一定量的促进剂在高温下搅拌混合均匀。

所述的液态环氧树脂为双酚A型128，所述的固态环氧树脂为双酚A型901或907。

所述的固化剂为双氰胺100S、DDA-5中的一种或两种，所述的促进剂为有机脲U-24M、UR300、UR500中的一种或多种。

所述的空心玻璃微珠为3M空心玻璃微球S60HS、iM16K、iM30K中的一种或多种。

步骤3)中所述的粘度为3000～30000cps。

液态环氧树脂和固态环氧树脂的质量比5:1～5:5。