一种本征型阻燃环氧树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种本征型阻燃环氧树脂及其制备方法。所述制备方法是将环氧树脂与反应型阻燃剂在一定温度下反应一段时间；然后再加入硬化剂，搅拌至获得均一溶液；之后将上述环氧溶液抽真空除气泡，浇注到预热好的模具中进行热固化；固化结束后自然冷却至室温，得到本征型阻燃环氧树脂材料。本方法所制备的本征型阻燃环氧树脂具有优异阻燃性能：当反应型阻燃剂在环氧树脂中添加量为2.5%时，氧指数可达到31.6%，且添加量为5%时垂直燃烧等级即可通过UL

【技术实现步骤摘要】
一种本征型阻燃环氧树脂及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种本征型阻燃环氧树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂(epoxy resin,EP)在日常生活中应用广泛，由于其在固化反应过程中收缩率小，且环氧树脂具有良好的电绝缘性、耐热性及耐腐性等特点而被广泛应用在航空航天、交通运输等高新领域，成为重要的热固性聚合物材料和工业上不可或缺的材料之一，但环氧树脂属于一种易燃材料，点燃后迅速燃烧，释放出大量的热，对人们生命和财产安全都产生了巨大的威胁，这大大限制了环氧树脂的应用与发展，因此提高环氧树脂的阻燃性能十分必要。
[0003]目前，用于提高环氧树脂阻燃性能的阻燃剂种类可分为几大类，主要包括卤系化合物、膨胀型化合物、无机及纳米化合物和协效化合物等。其中，协效化合物中研究最多的是磷氮协同的阻燃剂，主要是指将含氮阻燃剂和含磷阻燃剂构成一个复配体系，发挥协同作用，其阻燃效果一般会比单独使用含氮阻燃剂或含磷阻燃剂的阻燃效果好，这是由于含磷阻燃剂在环氧树脂中主要发挥的是凝聚相阻燃机理，依靠酸催化促进成炭，在表面形成炭层，从而起到隔热隔氧的作用，但大部分的含磷阻燃剂在热解过程中容易以含磷氧化物的形式挥发，大大降低了其阻燃效果，而往其中加入含氮阻燃剂后，可以提高含磷阻燃剂的稳定性和聚合物的磷酰化速率，并且含氮化合物在燃烧过程中会释放氮气或氨气等惰性气体，可稀释燃烧过程产生的可燃性气体浓度，从而发挥气相阻燃机理。基于此，本专利技术采用二苯基次磷酰氯和3
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氨基
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1,2,4
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三氮唑为原料合成一种含磷三氮唑本征型阻燃剂，并应用于环氧树脂中，有效提高环氧树脂的阻燃性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是要解决环氧树脂易燃性的问题，提供一种本征型阻燃环氧树脂及其制备方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种本征型阻燃环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：将环氧树脂和反应型阻燃剂在一定温度下反应一段时间；随后加入硬化剂，搅拌至获得均一环氧溶液；将环氧溶液抽真空除去气泡后，倒入已预热好的模具中进行热固化；固化结束后自然冷却至室温，脱模，得到本征型阻燃环氧树脂材料。
[0007]其中，以上步骤所述反应型阻燃剂为含磷三氮唑化合物，所述反应型阻燃剂的化学结构式为：
[0008][0009]所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
[0010]所述硬化剂为4,4
’‑
二氨基二苯甲烷。
[0011]所述反应型阻燃剂和环氧树脂的重量份数比为2.5～10：100。
[0012]所述硬化剂和环氧树脂的重量份数比20～25：100。
[0013]所述环氧树脂和反应型阻燃剂的反应温度为100～140℃，反应时间为10～20分钟。
[0014]通过以上步骤制备的本征型阻燃环氧树脂，当反应型阻燃剂添加量为2.5％时，氧指数可达到31.6％，且添加量为5％时垂直燃烧等级即可通过UL
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94V
‑
0级。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0016](1)本专利技术提供的本征型阻燃环氧树脂，所用的本征型阻燃剂是采用二苯基次磷酰氯和3
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氨基
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1,2,4
‑
三氮唑为原料合成的含磷三氮唑本征型阻燃剂，含有磷氮阻燃元素，具有阻燃协同效应。
[0017](2)本专利技术提供的本征型阻燃环氧树脂，所用的含磷三氮唑化合物与环氧基体相容性好，为反应型阻燃剂，对环氧树脂具有高效阻燃特性，在添加量为5％时垂直燃烧等级即可通过UL
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94V
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0级。
[0018](3)本专利技术提供的本征型阻燃环氧树脂，其制备方法简单，效率高，阻燃剂不含卤素，燃烧时不产生有毒气体，具有环保高效的特点。
具体实施方式
[0019]通过以下实施例对本专利技术提供的一种本征型阻燃环氧树脂及其制备方法进行具体描述，但本专利技术实施方式不限于此，实施例不应视作对本专利技术的限定。
[0020]以下实施例所用的含磷三氮唑化合物本征型阻燃剂的合成方法如下：
[0021]将一定量的3
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氨基
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1,2,4
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三氮唑、乙腈加入到安装有温度计、机械搅拌器的三颈烧瓶中，待原料混合均匀后，加入缚酸剂，待原料完全溶解后，在常温下向三颈烧瓶中逐滴加入二苯基次磷酰氯的乙腈溶液，边滴边搅拌，滴加完毕后，升温回流一段时间，反应完成后冷却至室温，抽滤，取滤饼，用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤1次，最后在70℃下烘箱烘12小时，在60℃下真空烘箱烘5小时，最终得到本征型阻燃剂——含磷三氮唑化合物。
[0022]实施例1
[0023]将100重量份环氧树脂和2.5重量份含磷三氮唑化合物在100℃下反应20分钟；随后加入25重量份4,4
’‑
二氨基二苯甲烷，搅拌至获得均一环氧溶液；将环氧溶液抽真空除去气泡后，倒入已预热好的模具中进行热固化；固化结束后自然冷却至室温，脱模，得到本征型阻燃环氧树脂材料。
[0024]将制得的环氧树脂样条进行极限氧指数测试和垂直燃烧测试。极限氧指数测试样
条尺寸为120mm
×
6mm
×
3.2mm；垂直燃烧样条尺寸为130mm
×
13mm
×
3.2mm。测试结果如表1所示。
[0025]实施例2
[0026]将100重量份环氧树脂和2.5重量份含磷三氮唑化合物在120℃下反应15分钟；随后加入25重量份4,4
’‑
二氨基二苯甲烷，搅拌至获得均一环氧溶液；将环氧溶液抽真空除去气泡后，倒入已预热好的模具中进行热固化；固化结束后自然冷却至室温，脱模，得到本征型阻燃环氧树脂材料。
[0027]将制得的环氧树脂样条进行极限氧指数测试和垂直燃烧测试。极限氧指数测试样条尺寸为120mm
×
6mm
×
3.2mm；垂直燃烧样条尺寸为130mm
×
13mm
×
3.2mm。测试结果如表1所示。
[0028]实施例3
[0029]将100重量份环氧树脂和2.5重量份含磷三氮唑化合物在140℃下反应10分钟；随后加入25重量份4,4
’‑
二氨基二苯甲烷，搅拌至获得均一环氧溶液；将环氧溶液抽真空除去气泡后，倒入已预热好的模具中进行热固化；固化结束后自然冷却至室温，脱模，得到本征型阻燃环氧树脂材料。
[0030]将制得的环氧树脂样条进行极限氧指数测试和垂直燃烧测试。极限氧指数测试样条尺寸为120mm
×
6mm
×
3.2mm；垂直燃烧样条尺寸为130mm
×
13mm
×
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种本征型阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将环氧树脂和反应型阻燃剂在一定温度下反应一段时间；随后加入硬化剂，搅拌至获得均一环氧溶液；然后将环氧溶液抽真空除去气泡，倒入已预热好的模具中进行热固化；固化结束后冷却至室温，脱模，得到本征型阻燃环氧树脂；所述反应型阻燃剂为含磷三氮唑化合物，其结构式如下：2.根据权利要求1所述的一种本征型阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。3.根据权利要求1所述的一种本征型阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述硬化剂为4,4
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【专利技术属性】
技术研发人员：简荣坤，何玲香，刘鑫铎，郑贤庭，董瑛琦，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：