一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂及其制法制造技术

本发明专利技术涉及环氧树脂阻燃技术领域，且公开了一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂，包括以下配方原料及组分：环氧树脂、石墨烯‑环三磷腈接枝聚乙烯亚胺、固化促进剂、消泡剂、流平剂。该一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂，六氯环三磷腈的氯原子与多羟基化石墨烯的羟基进行取代反应，再与聚乙烯亚胺的亚氨基和氨基反应，得到环三磷腈‑石墨烯修饰聚乙烯亚胺，环三磷腈接枝石墨烯组分作为碳‑氮‑磷复合阻燃体系，聚乙烯亚胺组分作为胺类固化剂，使环氧树脂热固化交联聚合，通过化学键共价修饰的策略，改善了环三磷腈接枝石墨烯与环氧树脂的相容性，赋予了环氧树脂优异的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂及其制法
本专利技术涉及环氧树脂阻燃
，具体为一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂及其制法。
技术介绍
目前的阻燃材料主要是通过向材料基体中加入阻燃剂，来赋予材料难燃性和阻燃性的功能，阻燃剂主要有溴系阻燃剂、氮系阻燃剂、氮磷阻燃剂，硅系阻燃剂、石墨烯碳系等，目前大多数为添加型阻燃剂，而反应型阻燃剂则是作为一种单体或固化剂等，参加聚合或固化反应，使有机聚合物材料本身含有阻燃成分，相比于添加型阻燃剂，具有反应型阻燃剂阻燃性持久、对材料使用性能影响小等优点。环氧树脂是一种常见热固性树脂，产品主要有结构胶、导电胶、绝缘胶、土木建筑胶等，广泛应用于土木建筑、电子电器、航天航空等领域，但是环氧树脂阻燃性能较差，属于易燃材料，极大地限制实际应用，因此，提高环氧树脂的阻燃性成为研究热点题，环氧树脂的改性方法主要有选择固化剂、添加反应性稀释剂、添加填充剂、添加特种热固性或热塑性树脂、改良环氧树脂本身等方法，通过添加型阻燃剂是作为填充剂，与环氧树脂机械混合，但是添加型阻燃剂的阻燃性能不持久，并且大部分石墨烯碳系阻燃剂、氮磷阻燃剂等添加型阻燃剂与环氧树脂的相容性很差，会影响材料的机械性能和使用性能。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂及其制法，解决了环氧树脂的阻燃性能较差的问题，同时避免了加入添加型阻燃剂会影响环氧树脂机械性能的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂，包括以下原料及组分：环氧树脂、石墨烯-环三磷腈接枝聚乙烯亚胺、固化促进剂、消泡剂、流平剂、质量比为100:30-60:3-12:1-2:0.8-1.5。优选的，所述固化促进剂为偏苯三甲酸酐或邻苯二甲酸酐中的任意一种。优选的，所述聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂制备方法如下：(1)向反应瓶中加入无水乙醇溶剂和羧基化石墨烯，超声分散均匀后加丙三醇溶剂，在0-5℃下缓慢滴加氯化亚砜，置于搅拌式气氛水浴锅中，氮气氛围下，加热至45-55℃，匀速搅拌反应2-5h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇和去离子水洗涤固体产物并干燥，制备得到多羟基化石墨烯。(2)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂和多羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围下0-5℃中加入六氯环三磷腈，再缓慢滴加缚酸剂三乙胺的四氢呋喃溶剂，加热至55-65℃，匀速搅拌反应6-12h，将溶液使用四氢呋喃溶剂离心分离、洗涤并干燥，制备得到环三磷腈接枝石墨烯。(3)向反应瓶中加入乙腈溶剂和环三磷腈接枝石墨烯，超声分散均匀后加入聚乙烯亚胺，加热至60-80℃，并缓慢滴加缚酸剂三乙胺的乙腈溶剂，超声反应5-10h，将溶液过滤除去溶剂，使用去离子水和丙酮洗涤固体产物并干燥，制备得到环三磷腈-石墨烯修饰聚乙烯亚胺。(4)向反应瓶中加入丙酮溶剂，环氧树脂、消泡剂和流平剂，搅拌均匀后再加入石墨烯-环三磷腈接枝聚乙烯亚胺和固化促进剂，进行高速乳化过程，将乳液倒入成膜模具中并热固化成膜，制备得到聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂。优选的，所述步骤(1)中的搅拌式气氛水浴锅包括水浴槽，搅拌式气氛水浴锅上方固定连接有进气管和出气管，进气管活动连接有进气阀门，出气管活动连接有出气阀门，搅拌式气氛水浴锅内部上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴下方固定连接有旋转球，旋转球内部设置有卡槽，卡槽活动连接有卡块，卡块活动连接有卡环，卡环固定连接有搅拌扇片，水浴槽内部设置有加热圈、水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方设置有反应瓶。优选的，所述步骤(1)中的羧基化石墨烯的羧基含量为4-5％，与氯化亚砜的质量比为1:100-180。优选的，所述步骤(2)中的多羟基化石墨烯、六氯环三磷腈和三乙胺的质量比为1:10-15:25-35。优选的，步骤(3)中的环三磷腈接枝石墨烯、聚乙烯亚胺和三乙胺的质量比为1:3-6:2.5-5。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂，氯化亚砜与羧基化石墨烯丰富的羧基基团反应生成酰氯基团，再与丙三醇的羟基反应，得到多羟基化石墨烯，在缚酸剂三乙胺作的促进作用下，六氯环三磷腈的一个氯原子与多羟基化石墨烯大量的羟基进行取代反应，得到环三磷腈接枝石墨烯，最后以石墨烯接枝的环三磷腈剩余的氯原子作为反应活性中心，与聚乙烯亚胺的亚氨基和氨基反应，使聚乙烯亚胺与石墨烯形成三维交联网络，得到环三磷腈-石墨烯修饰聚乙烯亚胺，以其中的环三磷腈接枝石墨烯组分作为碳-氮-磷复合阻燃体系，聚乙烯亚胺组分作为胺类固化剂，酸酐类作为固化促进剂，使环氧树脂热固化交联聚合，通过化学键共价修饰的策略，改善了环三磷腈接枝石墨烯与环氧树脂的相容性，显著减少了阻燃剂对环氧树脂材料的机械性能和使用性能造成的影响，并且分散均匀的石墨烯可以作为二维碳纳米材料增韧剂，来提高环氧树脂的机械性能，同时环三磷腈接枝石墨烯的碳-氮-磷复合阻燃体系赋予了环氧树脂优异的阻燃性能。附图说明图1是搅拌式气氛水浴锅正面示意图；图2是旋转球放大示意图；图3是搅拌扇片调节示意图。1-搅拌式气氛水浴锅；2-水浴槽；3-进气管；4-出气管；5-进气阀门；6-出气阀门；7-搅拌装置；8-搅拌轴；9-旋转球；10-卡槽；11-卡块；12-卡环；13-搅拌扇片；14-加热圈；15-底座；16-反应瓶。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂，包括以下原料及组分：环氧树脂、石墨烯-环三磷腈接枝聚乙烯亚胺、固化促进剂、消泡剂、流平剂、质量比为100:30-60:3-12:1-2:0.8-1.5，固化促进剂为偏苯三甲酸酐或邻苯二甲酸酐中的任意一种。聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂制备方法如下：(1)向反应瓶中加入无水乙醇溶剂和羧基含量为4-5％的羧基化石墨烯，超声分散均匀后加丙三醇溶剂，在0-5℃下缓慢滴加氯化亚砜，与羧基化石墨烯质量比为1:100-180，置于搅拌式气氛水浴锅中，搅拌式气氛水浴锅包括水浴槽，搅拌式气氛水浴锅上方固定连接有进气管和出气管，进气管活动连接有进气阀门，出气管活动连接有出气阀门，搅拌式气氛水浴锅内部上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴下方固定连接有旋转球，旋转球内部设置有卡槽，卡槽活动连接有卡块，卡块活动连接有卡环，卡环固定连接有搅拌扇片，水浴槽内部设置有加热圈、水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方设置有反应瓶，氮气氛围下，加热至45-55℃，匀速搅拌反应2-5h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇和去离子水洗涤固体产物并干燥，制备得到多羟基化石墨烯。(2)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂和多羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围下0-5℃中加入六氯环三磷腈，再缓慢滴加缚酸剂三乙胺的四氢呋喃溶剂，其中多羟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂，包括以下原料及组分，其特征在于：环氧树脂、石墨烯-环三磷腈接枝聚乙烯亚胺、固化促进剂、消泡剂、流平剂、质量比为100:30-60:3-12:1-2:0.8-1.5。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂，包括以下原料及组分，其特征在于：环氧树脂、石墨烯-环三磷腈接枝聚乙烯亚胺、固化促进剂、消泡剂、流平剂、质量比为100:30-60:3-12:1-2:0.8-1.5。


2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂，其特征在于：所述固化促进剂为偏苯三甲酸酐或邻苯二甲酸酐中的任意一种。


3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂，其特征在于：所述聚乙烯亚胺阻燃固化剂改性环氧树脂制备方法如下：
(1)向无水乙醇溶剂中加入羧基化石墨烯，超声分散均匀后加丙三醇溶剂，在0-5℃下缓慢滴加氯化亚砜，置于搅拌式气氛水浴锅中，氮气氛围下，加热至45-55℃反应2-5h，除去溶剂、洗涤并干燥，制备得到多羟基化石墨烯；
(2)向四氢呋喃溶剂中加入多羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围下0-5℃中加入六氯环三磷腈，缓慢滴加缚酸剂三乙胺的四氢呋喃溶剂，加热至55-65℃反应6-12h，离心分离、洗涤并干燥，制备得到环三磷腈接枝石墨烯；
(3)向乙腈溶剂中加入环三磷腈接枝石墨烯，超声分散均匀后加入聚乙烯亚胺，加热至60-80℃，缓慢滴加缚酸剂三乙胺的乙腈溶剂，超声反应5-10h，过滤、洗涤并干燥，制备得到环三磷腈-石墨烯修饰聚乙烯亚胺；
(4)向丙酮溶剂中加入环氧树脂、消泡剂和流平剂，搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：林科，
申请(专利权)人：林科，
类型：发明
国别省市：浙江;33