膨胀固化层复合材料及其制法制造技术

一种复合材料，它具有基质和覆盖在基质表面上的膨胀固化环氧树脂组合物层，在该层中泡孔的大部分存在于靠近基质和膨胀层之间的内表面区域，并且实质上没有泡孔存在于膨胀层的顶表面区域。环氧树脂组合物包括酸酐固化剂和碱金属碳酸盐发泡剂。将组合物涂覆在基质上，加热涂层以便固化和膨胀组合物，同时保持涂层的顶表面低于膨胀温度。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有膨胀固化环氧树脂组合物层的复合材料及制备这种复合材料的方法，本专利技术还涉及用于形成这种膨胀层的粉末环氧树脂组合物。已知的可膨胀粉末环氧树脂组合物使用有机发泡剂，例如偶氮二酰胺。由于闭孔的存在由这种可膨胀的环氧树脂组合物获得的固化层与普通非膨胀层相比具有优越的抗机械和热冲击性。但是这种膨胀层在表面硬度、机械强度和防潮性方面是低劣的。顺便说明的是，在小尺寸电动机领域，近来的趋向是采用由较粗的电线紧密缠绕的小电枢。在这种情况下，线圈电线缠绕在用绝缘树脂涂覆后的电枢上，这种绝缘树脂层应满足以下的条件(1)显示高的抗机械冲击性，并且是难于破裂或破碎的;(2)甚至在高温情况下，也显示高的表面强度，并能承受缠绕时的绑紧应力;(3)甚至在交替暴露于高温和低温条件下也显示高的抗热冲击性，并且是难于破裂、破碎或分离的。已知的可膨胀或不膨胀环氧树脂组合物不能满足所有上述条件。本专利技术提供了一种复合材料，它具有膨胀的，固化的环氧树脂组合物层，该层能满足上述条件(1)-(3)。根据本专利技术的一个方面，提供了一种复合材料，它包含一基质，和一膨胀固化的环氧树脂组合物层，该层覆盖在所述的基质表面上，并具有封闭的泡孔结构，膨胀率为7-35%，其中大部分所述膨胀层的孔都集中在靠近所述基质和所述膨胀层之间的内界面区域，并且实质上靠近所述膨胀层的外表面区域没有孔。在本专利技术的另一方面，提供了一种在基质表面上形成膨胀固化层的方法，包括步骤(a)提供一种可膨胀环氧树脂组合物，它在高于固化温度的温度下是可固化的，并且在高于膨胀温度的温度下是可膨胀的，其中膨胀温度高于所述固化温度;(b)将所述组合物施加于所述基质的所述表面上，以在所述表面上形成所述组合物的涂层;(c)在高于所述膨胀温度的温度将所述基质加热，同时将所述涂层的顶表面保持在低于所述膨胀温度但高于所述固化温度的温度下，以致所述涂层固化并膨胀，在所述基质的所述表面上形成所述膨胀固化层，同时所述层的顶表面被保持为未膨胀。步骤(c)在步骤(b)之后，并且是通过高频加热完成的。本专利技术还提供了一种粉末环氧树脂组合物，它包括一种环氧树脂，一种酸酐固化剂和一种碱金属碳酸盐，所述碱金属碳酸盐的存在量为每100份所述环氧树脂0.1-2%重量。本专利技术将详述如下。作为用于本专利技术的环氧树脂，可使用在25℃固化为固体的任何一种环氧树脂。合适的环氧树脂的例子有双酚A的二环氧甘油醚，双酚F的二环氧甘油酯，甲酚酚醛清漆环氧树脂，苯酚酚醛清漆环氧树脂，烷基酚酚醛环氧树脂，脂环族环氧树脂，双酚A的氢化二环氧甘油醚，双酚AD的氢化二环氧甘油醚，多元醇(例如丙二醇或季戊四醇)的二环氧甘油醚，由脂族或芳香族羧酸与表氯醇反应而得的环氧树脂，由脂族或芳族胺与表氯醇反应而得的环氧树脂，杂环环氧树脂，含螺环环氧树脂及用环氧基团改性的树脂。这些环氧树脂既可单独使用也可以两或多种其混合物使用。只要所得的粉末组合物不引起结块，也可将液体环氧树脂与固体环氧树脂一起使用。作为上述环氧树脂的固化剂，可使用脂族、芳族或氢化芳族酸酐。酸酐的例子包括邻苯二甲酸酐，1，2，4-苯三酸酐，1，2，4，5-苯四酸二酐，3，3′，4，4′-二苯酮四羧酸二酐，1，2-亚乙基二醇双脱水苯三酸酯，丙三醇三脱水苯三酸酯，5-(2，5-二氧代四脱水呋喃基)-3-甲基-3-环已烯-1，2-二羧酸酐，四氢化邻苯二甲酸酐，和4，4′-氧联二邻苯二甲酸酐。如果需要，上述酸酐固化剂可与其它固化剂一起使用，这些固化剂的例子为，硫醇型的，胺型的，聚酰胺型的，硼型的，二氰二酰胺型的，酰肼型的，咪唑型的，酚型的或胺化酰亚胺型的。其中最好使用酚型固化剂。固化剂以这样的量使用，以使其官能团的存在量通常为0.5-1.5当量，最好为0.7-1.2当量，以每当量环氧基团计。适于与酸酐固化剂一起使用的酚型固化剂是由酚化合物与甲醛反应而得的产物，并且含有至少两个羟基。合适的酚树脂的例子有苯酚酚醛清漆树脂，甲酚酚醛清漆树脂，t-丁基酚酚醛清漆树脂，辛基酚酚醛清漆树脂，壬基酚酚醛清漆树脂和双酚酚醛清漆树脂。这些酚树脂既可单独使用，也可以其两种或多种的混合物使用。由两种或多种不同酚化合物(例如选自双酚A，双酚F，丁基酚和壬基酚)与甲醛反应而得的酚树脂也可用于本专利技术。酚树脂的量通常为每当量环氧基团0.05-0.8当量。根据本专利技术的粉末环氧树脂组合物其特征在于使用碱金属碳酸盐作为发泡剂。碱金属碳酸盐自身在例如200℃的温度下是不分解的。然而，当酸酐存在时，加热到200℃，碱金属碳酸盐分解产生二氧化碳。产生二氧化碳的速率随温度的升高而增加。并在高于比酸酐熔点低40℃这一温度的温度下更高。例如当酸酐的熔点为225℃时，由碱金属碳酸盐分解而产生的二氧化碳在180℃或更高的温度明显出现。碱金属碳酸盐还可用于缩短组合物的凝胶时间。碱金属碳酸盐的例子包括碳酸钠，碳酸钾和碳酸锂。这些碳酸盐通常以无水形式使用。碱金属碳酸盐的量为每100重量份环氧树脂0.1-2重量份，优选为0.5～1.5重量份。一般碱金属碳酸盐以每摩尔酸酐0.05-0.5摩尔，最好0.1-0.3摩尔的量使用。如果需要，本专利技术的组合物中也可加入一种固化促进剂。合适的固化促进剂的例子是叔胺(例如三乙基胺，N，N-二甲基苄胺，2，4，6-三(二甲基氨甲基)酚和N，N-二甲基苯胺);咪唑化合物(例如2-甲基咪唑和2-苯基咪唑);咪唑化合物的三嗪盐、氰乙基盐、氰乙基偏苯三酸盐;金属盐(例如醋酸锌和醋酸钠);季铵盐(例如四溴化铵);酰胺类;过氧化物类;偶氮化合物类;氰酸盐类;异氰酸盐类，1，8-重氮杂双环〔5，4，0〕十一碳-7-烯的苯酚酚醛清漆盐类;和三苯基膦。固化促进剂的量通常为每100重量份环氧树脂与混合的马来酰亚胺之和的0.05-10重量份，优选0.1-5重量份。本专利技术的热固性粉末组合物可选择含有无机填料或有机填料，无机填料例如是碳酸钙，碳酸镁，二氧化硅，氧化铝，滑石，粘土，云母或上述的表面处理产品(例如用硅烷偶联剂或聚硅氧烷处理的)，有机填料例如聚酰胺树脂。填料的用量为每100重量份环氧树脂30-270重量份，优选100-250重量份。当两种填料F1和F2分别具有不同平均粒径D1和D2而被使用时，可得到好的结果。直径D1是0.5-100μm，优选是0.5～80μm，同时D2是小于0.5μm，优选小于0.1μm。F1对F2的重量比是99.7∶0.3至87∶13，优选是99.5∶0.5至90∶10。本专利技术的粉末涂料组合物可另外含有一种或多种添加剂，这些添加剂包括例如阻燃剂(如六溴代苯，三氧化锑或四溴双酚A)、颜料(例如碳黑，氧化钛、氧化铁红或氧化铬)，偶联剂(例如，铝型的，硅烷型的或钛型的Ziroco)，均化剂(例如丙烯酸酯齐聚体)，树脂(例如丁醛树脂或聚脂)，橡胶(例如羧端基丁二烯丙烯腈共聚物橡胶和丁腈橡胶)。本专利技术的环氧树脂组合物优选是一种粉末，它包括100重量份的环氧树脂，5-35重量份的酸酐，2-30重量份的酚树脂，0.05-5重量份的固化促进剂，130-270重量份的无机填料和0.1-2重量份的碱金属碳酸盐。上述的组合物能给出一种固化膨胀体，它具有优良的抗水性，抗热冲击性或机械冲击性和优良的机械性能。固化体的膨胀比可通过控制固化温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，包括基质和覆盖在所述基质表面上的环氧树脂组合物膨胀固化层，并具有闭孔结构，膨胀比为７－３５％，其中所述膨胀层的大部分泡孔存在于靠近所述基质和所述膨胀层之间内表面的区域，并且实质上没有泡孔存在于靠近所述膨胀层外表面的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野和也，北川胜治，岩元清太郎，长美树夫，渡边健，
申请(专利权)人：苏马吕株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]