一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂及制备方法，利用硼酸三丁酯和1，3

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂及制备方法


[0001]本专利技术属于先进高分子材料科学
，涉及一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂及制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂作为一种价格低廉、性能良好的热固性树脂，由于具有优异的光学透明性、粘接性能和耐化学腐蚀性等优点，在太阳能电池板、光学器件、透明胶粘剂和封装材料中有着广泛的应用。然而，纯环氧树脂的力学性能和阻燃性较差，现有的磷系阻燃剂虽能够起到高效阻燃的作用，但其价格昂贵，通常会影响环氧树脂材料的透明度，且对力学性能的提升有限。超支化聚合物作为一类拓扑结构的大分子，其分子内含大量纳米级空腔，分子链末端含丰富的活性官能团，具有粘度低、分子结构多样化等特点，能够兼顾提升热固性树脂的强度和韧性。专利CN201711045174.X利用一种双亲性超支化聚酯醚增韧改性环氧树脂。虽然由于双亲性超支化聚酯醚与环氧树脂具有良好的相容性好，显著提升了环氧树脂的强度和韧性，但仍无法达到满意的阻燃性能。
[0003]在前期的研究中，本专利技术人团队申请的专利201910856013.1给出一种高韧性阻燃型环氧树脂体系，能够在增强增韧的同时，提高环氧树脂体系的阻燃性，但该阻燃剂的引入会破坏环氧树脂本身的透明性。专利202110716028.5利用一种小分子含磷阻燃剂制备了一种透明无卤阻燃环氧树脂，其组分为100～250份含磷阻燃剂、1000份环氧树脂、100～150份二胺类固化剂，该专利技术虽能够赋予环氧树脂阻燃性和光学透明性，但仍无法同时增强增韧。因此，如何在提高环氧树脂强度、韧性和阻燃的同时，保持其优异的透明性是目前高性能环氧树脂基体开发的难点。
[0004]基于以上研究，本专利技术利用硼酸三丁酯和1，3
‑
丙二醇作为反应单体，通过A2+B3
ꢀ“
一锅法”无溶剂无催化剂合成具有超支化结构的聚硼酸酯，并用其改性环氧树脂。这类超支化聚硼酸酯(HBPB)端位含大量活性羟基，在树脂基体中聚集并参与固化交联，形成易于耗散冲击能量的动态超分子聚合物网络。另外，在环氧树脂的交联网络中引入超支化的空穴单元、柔性脂肪族链段以及有机/无机杂化的B
‑
O
‑
C骨架结构, 在协同提升环氧树脂的强度和韧性的同时，还可提高树脂燃烧的极限氧指数，降低燃烧的热释放和烟雾释放。特别是，该类超支化聚硼酸酯的引入不会影响环氧树脂本身优异的透明性和颜色，同时制备简便、成本低廉。因此，这类基于超支化聚硼酸酯改性的高强高韧透明型阻燃环氧树脂具有广泛的应用前景。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题
[0006]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂及制备方法，解决目前磷系阻燃剂价格昂贵，通常会影响环氧树脂材料的透明度，且对力学性能的提升有限。提出以简单、成本低廉的工艺，制备一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂体
系。
[0007]技术方案
[0008]一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂，其特征在于包括质量分数为1～20份的超支化聚硼酸酯HBPB、80～100份的双酚A型环氧树脂和20～30份二胺类固化剂。
[0009]所述三官能度硼酸酯包括但不限于：硼酸三丁酯、硼酸三乙酯或其他类型的三官能度硼酸酯。
[0010]所述的二官能度的二醇包括但不限于：乙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇或其他类型的二醇。
[0011]所述双酚A型环氧树脂包括但不限于国产牌号为E51、E44双酚A型环氧树脂。
[0012]所述固化剂包括但不限于4,4
‑
二氨基二苯砜，4,4
‑
二氨基二苯醚、4,4
‑
二氨基二苯甲烷或二胺类固化剂。
[0013]一种制备所述高强高韧透明阻燃型环氧树脂的方法，其特征在于步骤如下：
[0014]步骤1：将质量分数为80～100份双酚A型环氧树脂在100～130℃下预热，加入 20～30份二胺类固化剂搅拌，固化剂完全溶解后，加入1～20份超支化聚硼酸酯并搅拌均匀，得到树脂预聚体；
[0015]步骤2：将预聚体倒入模具中，在120～140℃的真空烘箱中，真空脱泡1～2h，放入鼓风干燥箱阶段升温固化，固化工艺为150℃/2h+180/4h；冷却脱模后在200℃下后处理1～2h，制得具有高透明、强阻燃、高强高韧特性的超支化聚硼酸酯/环氧树脂体系。
[0016]所述超支化聚硼酸酯是三官能度的硼酸酯单体和二官能度的二元醇单体按照 1:1.5～3的摩尔比投料在氮气保护、120～190℃之间反应2～12小时得到。
[0017]所述步骤1的搅拌时间为30～60min。
[0018]有益效果
[0019]本专利技术提出的一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂及制备方法，环氧树脂本身具有良好的透明性，但其韧性和阻燃性较差，现有含磷阻燃剂通常会破坏环氧树脂原有的透明性，对力学性能的提升也有限。本专利技术利用硼酸三丁酯和1，3
‑
丙二醇进行酯交换缩聚反应，合成了一种超支化聚硼酸酯作为无磷阻燃改性剂，并用其改性双酚A型环氧树脂。这种超支化聚硼酸酯端位含大量活性羟基基团，与环氧树脂的相容性好，能够参与环氧树脂固化反应，在环氧树脂的交联网络中引入超支化的空穴单元、柔性脂肪族链段以及有机/无机杂化的B
‑
O
‑
C骨架结构,在协同提升环氧树脂的强度和韧性的同时，还可提高树脂燃烧的极限氧指数，降低燃烧的热释放和烟雾释放。特别是，该类超支化聚硼酸酯的引入不会影响环氧树脂本身优异的透明性和颜色，同时制备简单、成本低廉。因此，这类含超支化聚硼酸酯的环氧树脂具有广泛的应用前景。
[0020]树脂体系是由质量分数为1～20份的超支化聚硼酸酯(HBPB)、80～100份的双酚 A型环氧树脂、20～30份二胺类固化剂组成的。其中，超支化聚硼酸酯通过A2+B3 酯交换缩聚反应合成，以硼酸三丁酯和1，3丙二醇为例，超支化聚硼酸酯的合成及结构式见附图6；复合环氧树脂体系是通过将合成的超支化聚硼酸酯按照一定比例加入到预聚的环氧树脂中，经升温、固化脱模制备得到。
[0021]本专利技术提出的一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂体系及制备方法。首先，通过 A2+B3反应制备该超支化聚合物，利用硼酸酯中烷氧基与二元醇中活性氢之间的酯交换反应
为原料合成，在3360cm
‑1和2920cm
‑1处均出现了PDO和HBPB光谱的
‑
OH和
‑
CH2‑ꢀ
的伸缩振动吸收，且HBPB的羟基峰比PDO更宽，证实了产物HBPB中含丰富的羟基基团。同时，产物HBPB与原料谱图在指纹区有明显差异，TBB和HBPB光谱中 1050cm
‑1处的特征峰均为B
‑
O伸缩振动，HBPB中B
‑
O的吸收峰相对于TBB向更高的区域移动，原因是超支化结构大分子的电子共轭平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高韧透明阻燃型环氧树脂，其特征在于包括质量分数为1～20份的超支化聚硼酸酯HBPB、80～100份的双酚A型环氧树脂和20～30份二胺类固化剂。2.根据权利要求1所述高强高韧透明阻燃型环氧树脂，其特征在于：所述超支化聚硼酸酯是由三官能度的硼酸酯、二官能度的二醇为原料以酯交换缩聚反应合成得到。3.根据权利要求2所述高强高韧透明阻燃型环氧树脂，其特征在于：所述三官能度硼酸酯包括但不限于：硼酸三丁酯、硼酸三乙酯或其他类型的三官能度硼酸酯。4.根据权利要求2所述高强高韧透明阻燃型环氧树脂，其特征在于：所述的二官能度的二醇包括但不限于：乙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇或其他类型的二醇。5.根据权利要求1所述高强高韧透明阻燃型环氧树脂，其特征在于：所述双酚A型环氧树脂包括但不限于国产牌号为E51、E44双酚A型环氧树脂。6.根据权利要求1所述高强高韧透明阻燃型环氧树脂，其特征在于：所述固化剂包括但不限于4,4
‑
二氨基二苯砜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜红侠，张渊博，俞睿之，郭留龙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：