一种阻燃型环氧树脂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料制备领域，具体涉及一种阻燃型环氧树脂及其制备方法。本发明专利技术提供一种阻燃型环氧树脂，其包含环氧树脂聚合物、稀释剂、阻燃添加剂和固化剂；所述阻燃添加剂由改性复合型阻燃剂和羧甲基纤维素钙组成；所述改性复合型阻燃剂由2,2

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型环氧树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料制备领域，具体涉及一种阻燃型环氧树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂化学性能稳定，加工工艺简单，具有良好的绝缘性，耐化学腐蚀，具有较好的耐溶剂性等优点，使得环氧树脂在复合材料中有着广泛的应用。但环氧树脂属于易燃材料，其极限氧指数(LOI)较低，仅为19.5，而环氧树脂又被广泛使用且随着近年安全火灾的频繁发生，因此，非常有必要对环氧树脂阻燃性能进行提高的处理，以克服其在应用中受到的限制。
[0003]环氧树脂的阻燃主要是通过引入阻燃组分实现的，即添加型阻燃技术，添加的阻燃组分称为添加型阻燃剂。膨胀阻燃剂由于其抑烟效果好、阻燃毒性低以及阻燃效率高等特性，使得其为现有常用的阻燃剂种类。膨胀型阻燃剂，主要由三部分组成，即酸源(主要是磷酸或多磷酸盐等)，气源(主要是含氮化合物)和炭源(主要是多羟基化合物)。其作用机理是：膨胀型阻燃剂在受热过程中，成炭剂在酸源作用下脱水，生成酯类化合物；随后酯类化合物脱水交联形成炭，炭化物在气源分解气体的作用下，形成蓬松封闭发泡结构的致密炭层。该炭层为无定型结构，一旦形成，其本身不燃，并可阻止聚合物与热源间的热传导，提高聚合物的热降解温度。另外，多孔炭层既可以阻止热解产生的气体扩散，也可以阻止外部氧气扩散到未裂解聚合物表面。当燃烧过程中缺少足够的氧气和热能时，燃烧的聚合物就会自熄。
[0004]而聚磷酸铵可以同时作为酸源和气源，表现出了良好的阻燃效果，但聚磷酸铵与环氧树脂聚合物基材的相容性差，存在容易析出、吸湿、阻燃效率不高等问题，且会导致环氧树脂的强度、韧性等机械性能降低。因此，为了制备一种阻燃效果优异，且兼具很好的硬度和剪切强度等机械性能的环氧树脂，本专利技术是在该前提下进行研究得到的。

技术实现思路

[0005]为实现上述制备一种阻燃效果优异，且兼具很好的硬度和剪切强度等机械性能的环氧树脂目的，本专利技术提供了一种阻燃性的环氧树脂及其制备方法。
[0006]一方面，本专利技术在环氧树脂聚合物中加入由改性复合型阻燃剂和羧甲基纤维素钙组成的阻燃添加剂以改进环氧树脂的阻燃性能。其中，所述改性复合型阻燃剂由常用的有机磷酸盐进行改性得到，具体由聚磷酸盐在2,2
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双(4
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氨基苯基)丙烷、三（2
‑
氨基乙基）胺进行离子交换得到。羧甲基纤维素钙燃烧会产生膨胀型碳层，但是关于将羧甲基纤维素钙作为环氧树脂阻燃剂使用的应用是基本上没有的。而本专利技术创造性地将羧甲基纤维素钙与本专利技术改性复合型阻燃剂复配，最后研究发现两者的复合可进一步提高环氧树脂的阻燃效果，减小环氧树脂中阻燃剂整体的添加量，从而降低成本。
[0007]具体地，本专利技术提供一种阻燃型环氧树脂，其包含环氧树脂聚合物、稀释剂、阻燃添加剂和固化剂。
[0008]所述阻燃添加剂由改性复合型阻燃剂和羧甲基纤维素钙组成。
[0009]作为优选地，所述改性复合型阻燃剂由2,2
‑
双(4
‑
氨基苯基)丙烷、三（2
‑
氨基乙基）胺与聚磷酸盐进行反应得到。
[0010]作为优选地，所述阻燃型环氧树脂以质量份计包括：100
‑
180份环氧树脂聚合物、8
‑
13份稀释剂、7
‑
18份阻燃添加剂、0.2
‑
2.5份固化剂。
[0011]作为优选地，所述环氧树脂聚合物选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、联苯型环氧树脂、脂环族环氧树脂、开链脂肪族环氧树脂中的至少一种。可列举商品为东莞市贝努复合材料有限公司的双酚A型环氧树脂128。所述环氧树脂聚合物的用量进一步优选为100、110、120、130、140、150、160、170、180份的点值以及上述任意两个点值之间的范围。
[0012]作为优选地，所述稀释剂选自丁基缩水甘油醚、己基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、对二甲苯基缩水甘油醚、乙酸缩水甘油酯、丁酸缩水甘油酯、已酸缩水甘油酯、苯甲酸缩水甘油酯中的至少一种。所述稀释剂用量进一步优选为8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13份的点值以及上述任意两个点值之间的范围。
[0013]作为优选地，所述阻燃添加剂由质量比为（1
‑
10）：（2
‑
8）改性复合型阻燃剂和羧甲基纤维素钙组成。更进一步地，改性复合型阻燃剂和羧甲基纤维素钙质量比为（1
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9）：（2
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7）或（2
‑
8）：（3
‑
7）或（3
‑
7）：（4
‑
6）。
[0014]作为优选地，所述改性复合型阻燃剂由2,2
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双(4
‑
氨基苯基)丙烷、三（2
‑
氨基乙基）胺与聚磷酸盐在乙醇溶液的作用下进行反应得到。
[0015]作为优选地，所述聚磷酸盐为聚磷酸铵。
[0016]作为优选地，所述改性复合型阻燃剂的制备方法包括：（1）、在搅拌条件下将乙醇溶液加热，然后加入2,2
‑
双(4
‑
氨基苯基)丙烷和聚磷酸铵进行反应；（2）、维持步骤（1）的反应温度和搅拌转速，继续加入三（2
‑
氨基乙基）胺进行反应；（3）、待步骤（2）的反应完成后，将反应料液冷却至室温，过滤，取过滤得到的固体成分使用水洗涤，然后将洗涤后的固体半成品进行干燥，得到改性复合型阻燃剂。
[0017]作为优选地，所述乙醇溶液为乙醇和水的混合物。
[0018]作为优选地，所述乙醇溶液中乙醇的质量浓度为75
‑
95%。
[0019]作为优选地，所述2,2
‑
双(4
‑
氨基苯基)丙烷：聚磷酸铵：三（2
‑
氨基乙基）胺质量比为（5
‑
15）：（15
‑
30）：（4
‑
12）。更进一步地，所述2,2
‑
双(4
‑
氨基苯基)丙烷：聚磷酸铵：三（2
‑
氨基乙基）胺质量比为（6
‑
14）：（16
‑
28）：（5
‑
10）或（7
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13）：（18
‑
26）：（6
‑
10）或（8
‑
13）：（19
‑
26）：（6
‑
9）。
[0020]作为优选地，所述乙醇溶液：2,2
‑
双(4
‑
氨基苯基)丙烷：聚磷酸铵：三（2
‑
氨基乙基）胺质量比为（200
‑
300）：（5
‑
15）：（15
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃型环氧树脂，其特征在于：所述阻燃型环氧树脂以质量份计包括：100
‑
180份环氧树脂聚合物、8
‑
13份稀释剂、7
‑
18份阻燃添加剂、0.2
‑
2.5份固化剂；所述阻燃添加剂由质量比为（1
‑
10）：（2
‑
8）改性复合型阻燃剂和羧甲基纤维素钙组成；所述改性复合型阻燃剂由2,2
‑
双(4
‑
氨基苯基)丙烷、三（2
‑
氨基乙基）胺与聚磷酸盐进行反应得到。2.如权利要求1所述的阻燃型环氧树脂，其特征在于：所述改性复合型阻燃剂由2,2
‑
双(4
‑
氨基苯基)丙烷、三（2
‑
氨基乙基）胺与聚磷酸盐在乙醇溶液的作用下进行反应得到。3.如权利要求1所述的阻燃型环氧树脂，其特征在于：所述改性复合型阻燃剂的制备方法包括：（1）、在搅拌条件下将乙醇溶液加热，然后加入2,2
‑
双(4
‑
氨基苯基)丙烷和聚磷酸铵进行反应；（2）、维持步骤（1）的反应温度和搅拌转速，继续加入三（2
‑
氨基乙基）胺进行反应；（3）、待反应完成后，将反应料液冷却至室温，过滤，取过滤得到的固体成分使用水洗涤，然后将洗涤后的固体半成品进行干燥，得到改性复合型阻燃剂。4.如权利要求3所述的阻燃型环氧树脂，其特征在于：所述2,2
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双(4
‑
氨基苯基)丙烷：聚磷酸铵：三（2
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氨基乙基）胺质量比为（5

【专利技术属性】
技术研发人员：张广军，
申请(专利权)人：纽宝力精化广州有限公司，
类型：发明
国别省市：