【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃剂，涉及一种低介电阻燃剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着5g通信技术的飞速发展与广泛应用，其触角已深入到日常消费、医疗保健、智能制造等诸多领域，对各类材料性能的要求也随之提升。其中，低介电树脂由于能够有效减少信号传输过程中的能量损耗，提高信号传输的稳定性和可靠性，成为了5g关键材料之一。然而，目前市场上的低介电树脂普遍存在的易燃性问题，严重制约了其在诸多高安全需求环境下的广泛应用，因此，研发一种既能增强树脂体系阻燃性能又能保持甚至优化其介电性能的新型阻燃剂迫在眉睫。
2、目前的研究主要集中在环保型和低毒型阻燃剂的研发上，尤其是含磷、氮、硅元素的阻燃剂，因其具有良好的阻燃效果和相对较低的环境影响而备受关注。例如，磷基阻燃剂如有机磷盐、磷酸酯及磷杂环化合物，在实际应用中展现出卓越且稳定的阻燃效能。值得注意的是，磷与其他元素（如氮、硫和硅）之间的协同效应可以进一步提升阻燃效果。以jian等人（synthesis of a novel p/n/s-containing flame retardant and its applicationin epoxy resin: thermal properties, flame retardancy and pyrolysis behavior）的研究为例，他们将2-氨基苯并噻唑与dopo结合，成功制备了一种含有磷、氮、硫三元素的阻燃剂(dopo-abz)。尽管该阻燃剂因n、p、s元素间的协同作用表现出高的ep阻燃效率，但同时，这些元素形成的极性键会导致介电
3、针对电子工业等领域对树脂材料提出的既要高阻燃性又要低介电常数及低介电损耗的双重要求，主要有两种方法被认为是有效的。第一种就是引入低极化或非极性基团，以降低材料的整体极化率。例如，l.kobzar等人（synthesis and characterization offluorinated isomeric polybenzoxazines from core-fluorinated diamine-basedbenzoxazines）便成功合成了新型核氟化聚苯并恶嗪，其介电常数仅为2.61，但由于缺乏磷、氮、硅元素，阻燃性能差。第二种方法就是引入多孔结构，利用空气的低介电特性（介电常数为1.0），使得含有孔隙的聚合物材料能显著降低其介电常数。例如，joseph等研究者（syndiotactic polystyrene/hybrid silica spheres of poss siloxane compositesexhibiting ultralow dielectric constant）在聚苯乙烯(ps)中混入中空多面体低聚倍半硅氧烷(poss)，降低了复合材料的密度，并使其介电常数值下降至1.95。然而，实践中发现poss容易发生团聚现象，导致固化后形成相分离结构，导致复合材料中poss的含量不高，从而限制了其介电常数的降低。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于一种低介电阻燃剂，在实现阻燃效果的同时具备低介电性能，以克服现有技术的不足。
2、本专利技术的一个目的通过以下技术方案来实现：
3、一种低介电阻燃剂，其制备原料包括2-(4-氟苯基)丙二醛、笼型多面体聚倍半硅氧烷、带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷(hpsie)与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应产物、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)；
4、其中，2-(4-氟苯基)丙二醛、笼型多面体聚倍半硅氧烷、带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应产物、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的质量比为1:5~6:3~5:2~3。
5、优选地，2-(4-氟苯基)丙二醛与笼型多面体聚倍半硅氧烷先反应，然后再加入带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应产物进行反应，最后加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物反应，得到所述低介电阻燃剂。
6、优选地，hpsie与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应产物由hpsie与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦反应得到，反应条件包括：先在100~150℃下反应0.5~4h，然后升温至150~200℃反应0.5~5h，后面的反应温度要大于前面的反应温度。优选地，反应在极性溶剂中进行，极性溶剂列举为四氢呋喃；反应完成后，产物用过量甲醇沉淀洗涤。
7、优选地，hpsie与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的质量比为1:0.5~5。
8、优选地，hpsie通过包括以下步骤的方法制备而得：将γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(gptms)和水混合，调节ph至5~6.8，然后升温至40~70℃反应1~10h，反应后，经过滤、洗涤、干燥得到hpsie。
9、在hpsie制备过程中，优选地，gptms和水的摩尔比为1:5~30。
10、在hpsie制备过程中，可选地，加入酸溶液调节ph，酸溶液的浓度为0.1~10mol/l。酸可以列举为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、磷酸等。
11、hpsie的制备步骤如下反应式i所示：
12、反应式i。
13、hpsie与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应步骤如下反应式ii所示：
14、反应式ii。
15、优选地，笼型多面体聚倍半硅氧烷为氨基丙基庚基-笼形聚倍半硅氧烷(apibposs)，其具有如式iii所示的结构式：
16、式iii。
17、2-(4-氟苯基)丙二醛具有如式ⅳ所示的结构式：
18、式ⅳ。
19、dopo具有如式ⅴ所示的结构式：
20、式ⅴ。
21、本专利技术的第二个目的通过以下技术方案来实现：
22、一种低介电阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
23、笼型多面体聚倍半硅氧烷溶于溶剂中形成第一溶剂，在第一溶剂中加入2-(4-氟苯基)丙二醛进行第一反应形成第二溶剂，在第二溶剂中加入带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应产物进行第二反应形成第三溶剂，在第三溶剂中加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物进行第三反应，反应结束后，除去溶剂，洗涤、干燥得到最终产物。
24、优选地，所述溶剂为极性溶剂，进一步地，所述溶剂包括但不限于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、二甲基亚砜(dmso)、四氢呋喃(thf)等中一种或多种。
25、优选地，每克笼型多面体聚倍半硅氧烷溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低介电阻燃剂，其特征在于，其制备原料包括2-(4-氟苯基)丙二醛、笼型多面体聚倍半硅氧烷、带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应产物、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物；
2.根据权利要求1所述的一种低介电阻燃剂，其特征在于，带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应产物由带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦反应得到，反应条件包括：先在100~150℃下反应0.5~4h，然后升温至150~200℃反应0.5~5h。
3.根据权利要求2所述的一种低介电阻燃剂，其特征在于，带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的质量比为1:0.5~5。
4.根据权利要求2所述的一种低介电阻燃剂，其特征在于，带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷通过包括以下步骤的方法制备而得：将γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和水混合，调节pH至5~6.8，然后升温至40~70℃
5.根据权利要求4所述的一种低介电阻燃剂，其特征在于，γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和水的摩尔比为1:5~30。
6.根据权利要求1所述的一种低介电阻燃剂，其特征在于，笼型多面体聚倍半硅氧烷为氨基丙基庚基-笼形聚倍半硅氧烷，其具有如式III所示的结构式：
7.如权利要求1所述的一种低介电阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为极性溶剂；
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，第一反应的条件包括：在70~160℃反应1~50h；
10.一种低介电聚合物材料，其特征在于，包括如权利要求1所述的低介电阻燃剂。
...【技术特征摘要】
1.一种低介电阻燃剂，其特征在于，其制备原料包括2-(4-氟苯基)丙二醛、笼型多面体聚倍半硅氧烷、带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应产物、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物；
2.根据权利要求1所述的一种低介电阻燃剂，其特征在于，带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的反应产物由带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦反应得到，反应条件包括：先在100~150℃下反应0.5~4h，然后升温至150~200℃反应0.5~5h。
3.根据权利要求2所述的一种低介电阻燃剂，其特征在于，带有环氧官能团的超支化聚硅氧烷与双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的质量比为1:0.5~5。
4.根据权利要求2所述的一种低介电阻燃剂，其特征在于，带有环氧官能团的超支化...
【专利技术属性】
技术研发人员：应建波，项赛飞，杨晋涛，贺锡挺，叶专，丁世炎，徐金海，文波，凌光璞，徐立新，叶会见，
申请(专利权)人：宁波聚泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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