一种含磷阻燃剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种含磷阻燃剂及其制备方法和应用，涉及高分子材料技术领域。该含磷阻燃剂的结构式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)。其中，R为或n为2

【技术实现步骤摘要】
一种含磷阻燃剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，特别是涉及一种含磷阻燃剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展，电子通信不断向高频率发展，信号的传输频率越来越快，这会对高频、高速印刷电路板(PCB)的性能提出更高的要求，比如其需要有超低的介电常数(小于3)、介电损耗(小于0.005)和高导热性、较好的热稳定性。介电常数和介电损耗会直接影响信号传输速率与信号失真，这对应用于5G通信的高速印刷电路板电子材料使用性能会产生极大的影响。
[0003]聚苯醚(PPO)树脂其有较好的耐热型、化学稳定性、尺寸稳定性以及较高的玻璃化转化温度。并且由于PPO的分子结构中没有强极性的基团存在，因此PPO具有优良且稳定的介电性能，有着低介电常数和低介电损耗的特点，PPO可以为整个树脂体系提供更低的介电损耗，因此在电子产品、通讯等领域有广泛的应用前景，尤其是高频高速器件方面。
[0004]随着电子通信技术的迅速发展，5G通信领域高频电路功耗越来越高，其具有着火的风险，燃烧时会产生氰化氢、苯乙烯、氯化氢等有毒气体，燃烧速率大，温度高，并会产生大量黑烟，给逃生、救援、消防带来一定的困难。因此对PCB电路板的性能也更加苛刻，非常有必要在PCB电路板中赋予高分子材料的阻燃性能。
[0005]而目前采用PPO树脂助剂作为添加阻燃剂，应用于高频电子电路中。而含磷的PPO助剂需要满足3个要求：1、含磷量高；2、与聚苯醚树脂相容性好；3、分子链上有一定量的活性基团，具备可反应性，能够与聚苯醚进行化学交联，提高交联密度，提高高温下的玻璃转化温度(Tg)和力学性能。
[0006]目前已有的含磷苯双酚聚合物的树脂组合物，虽然具有优异的耐燃性，但其与聚苯醚化学交联强度并不理想，且制备方法中存在流程较长，操作繁琐，产率低等问题。

技术实现思路

[0007]针对上述技术问题，本专利技术提供一种含磷阻燃剂，该含磷阻燃剂的活性基团为线性分子中的侧链双键，分子链两侧存在大量的活性烯丙基，使其能与聚苯醚树脂形成特殊的交联网络；同时，该含磷阻燃剂与聚苯醚树脂存在相同的苯环结构，使其能与聚苯醚树脂具有较好的相容性；且该含磷阻燃剂的分子链中存在磷元素，使其具有阻燃剂的作用。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种含磷阻燃剂，该含磷阻燃剂的结构式如式(Ⅰ)所示：
[0009][0010]其中，R为n为2
‑
8。
[0011]本专利技术人在对现有技术进行研究的过程中发现，已有的含磷苯双酚聚合物的树脂组合物，之所以与聚苯醚化学交联强度并不理想，是因为其活性基团为端基双键。因此，本专利技术人研发上述含磷阻燃剂，该含磷阻燃剂的活性基团为线性分子中的侧链双键，分子链两侧存在大量的活性烯丙基，使其能与聚苯醚树脂形成特殊的交联网络，而聚苯醚树脂高频电路板的主要原料，与聚苯醚树脂形成特殊的交联网络，能够提高高频电路板的交联密度，提高高温下的玻璃转化温度(Tg)和力学性能，具备硬化剂的作用；同时，该含磷阻燃剂与聚苯醚树脂存在相同的苯环结构，使其能与聚苯醚树脂具有较好的相容性，；且该含磷阻燃剂的分子链中存在磷元素，使其具有阻燃剂的作用。
[0012]在其中一个实施例中，所述n为2
‑
6。
[0013]在其中一个实施例中，所述n为6，所述含磷阻燃剂的含磷量达到9％。
[0014]该含磷阻燃剂可以在燃烧过程中捕获自由基，中断燃烧反应，还可以在燃烧时会直接融化或形成一定厚度且不宜燃烧的碳层结构，覆盖在可燃性材料上，阻止了外部热源对材料的热传递与氧气的隔绝，从而减少燃烧时黑烟的产生和阻断燃烧的进行，赋予聚苯醚树脂体系优异的阻燃性能，使聚苯醚树脂组合物配方简化。
[0015]本专利技术还提供了一种含磷阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：将2，2'
‑
二烯丙基双酚A与对二甲氨基吡啶混合，得到混合物，将所述混合物加入溶剂中，进行混合搅拌，得到混合溶液，将磷酰化试剂加入所述混合溶液，进行合成搅拌，析出固体，得到含磷阻燃剂。
[0016]本专利技术人在对现有技术进行研究的过程中发现，已有的含磷PPO添加剂主要通过二步法合成，该类反应通常需要分两步进行投料，分别为第一步寡聚、第二步封端，且该类反应的反应流程较长，操作繁琐，产率低，其合成反应中、提纯时需要大量溶剂，对环境不友好。因此，本专利技术人提出上述制备方法，通过一锅法一步制备得到本专利技术的含磷阻燃剂，合成工艺简单，合成操作简单，合成周期短，产率高，使用溶剂量低，对环境友好。同时，通过2，2'
‑
二烯丙基双酚A和磷酰化试剂进行聚合反应，制备出来的高反应型含磷阻燃剂的侧链具备大量烯丙基活性基团，能与聚苯醚树脂形成特殊的交联网络，与聚苯醚树脂存在相同的苯环结构，不仅使得该交联材料与聚苯醚树脂有良好的相容性，而且能够提高聚苯醚树脂体系的力学性能。
[0017]在其中一个实施例中，所述制备方法还包括：在所述析出固体步骤后，进行洗涤，抽滤，真空干燥，得到含磷阻燃剂。
[0018]在其中一个实施例中，所述2，2
”‑
二烯丙基双酚A、所述对二甲氨基吡啶、所述磷酰
化试剂的摩尔比为1：(2
‑
3)：(1
‑
2)。
[0019]采用上述摩尔比，能使该含磷阻燃剂具有较高的产率，若上述摩尔比过高或过低，则会使反应过程中出现较多的副产物，从而导致该含磷阻燃剂的产率降低。
[0020]在其中一个实施例中，所述混合物与所述溶剂的质量比为1：(1..5
‑
3)。
[0021]在其中一个实施例中，所述合成搅拌的温度为90
‑
130℃，所述合成搅拌的时间为8
‑
16h。
[0022]合成搅拌过程中采用上述温度和时间，才能使2，2'
‑
二烯丙基双酚A和磷酰化试剂在保证反应完全的基础上，尽可能减少反应合成时间，减少设备运行成本；当搅拌的温度和时间低于上述范围时，会使2，2'
‑
二烯丙基双酚A和磷酰化试剂的聚合反应速率过慢，无法保证二者反应完全；当搅拌的温度和时间高于上述范围时，则会使得工艺反应的条件苛刻，增加工艺的复杂程度和成本。
[0023]在其中一个实施例中，所述真空干燥的温度为40
‑
60℃，所述真空干燥的时间为1
‑
5h。
[0024]为了去除反应中的杂质，保证产物的纯度，本专利技术还将析出的固体进行了抽滤、洗涤、真空干燥处理，当真空干燥温度过低，无法保证该专利技术得到充分干燥，当真空干燥温度过高，增加工艺的复杂程度和成本。
[0025]在其中一个实施例中，所述磷酰化试剂包括：苯磷酰二氯和/或苯基二氯磷酸酯；
[0026]所述溶剂包括以下原料中的至少1种：甲苯，二甲苯，或1，4
‑
二氧六环；
[0027]所述洗涤步骤采用的清洗剂包括以下原料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含磷阻燃剂，其特征在于，该含磷阻燃剂的结构式如式(Ⅰ)所示：其中，R为n为2
‑
8。2.根据权利要求1所述的含磷阻燃剂，其特征在于，所述n为2
‑
6。3.一种含磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将2，2'
‑
二烯丙基双酚A与对二甲氨基吡啶混合，得到混合物，将所述混合物加入溶剂中，进行混合搅拌，得到混合溶液，将磷酰化试剂加入所述混合溶液，进行合成搅拌，析出固体，得到含磷阻燃剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述析出固体步骤后，进行洗涤，抽滤，真空干燥，得到含磷阻燃剂。5.根据权利要求3
‑
4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述2，2'
‑
二烯丙基双酚A、所述对二甲氨基吡啶、所述磷酰化试剂的摩尔比为1：(2
‑
3)：(1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：江胜宗，林仁宗，袁青青，
申请(专利权)人：珠海宏昌电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：