[发明专利]一种硅树脂阻燃剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅树脂阻燃剂及其合成方法，具体涉及一种双酚A交联含氢硅油的硅树脂阻燃剂及其制备方法。

背景技术

硅系阻燃技术是一种新型的备受人们关注的用于工程塑料阻燃的新技术之一。到目前为止其阻燃研究主要包括两个方面：①聚硅氧烷阻燃剂，其具有提高材料的氧指数、降低热释放和抑烟的能力，该阻燃剂主要包括：聚甲基硅氧烷、聚苯基硅氧烷和支链聚硅氧烷，并且支链聚硅氧烷具有更好的阻燃效果。Lji M.等人研究合成了支链聚甲基苯基硅氧烷，并且研究发现，其对聚碳酸酯(PC)具有很好的阻燃作用，添加6％，氧指数可达到40.6。将聚甲基硅氧烷与聚碳酸酯共聚可获得高氧指数(LOI＝37)材料。聚硅氧烷在聚碳酸酯中的阻燃机理被认为是聚硅氧烷能迁移到聚碳酸酯的表面，形成隔热、隔氧的保护层。Zhou Wenjun，Yang Hui等人对直链和支链的热解行为进行了研究，证实了支链聚硅氧烷比直链聚硅氧烷具有更高的热稳定性。②笼型硅氧烷齐聚物(POSS)用于聚合物纳米增强材料，POSS做为阻燃剂被用于聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)、聚氨酯(PU)等聚合物阻燃研究，POSS能有效降低材料的热释放速率，但对氧指数的贡献有限，要满足工程高分子材料的阻燃要求还需进一步研究。目前硅系阻燃剂(聚硅氧烷)已由美国的GE公司、日本的NEC公司等生产，其主要应用于聚碳酸酯的阻燃。

然而目前国内外对硅系阻燃剂的研究还比较单一，有实际应用的主要是聚甲基硅氧烷、聚苯基硅氧烷和支链聚硅氧烷等，且主要应用于聚碳酸酯中。加入磺酸盐能有效提高硅系阻燃剂的效果，但引入磺酸基会导致环境污染。另外目前硅基阻燃剂价格非常昂贵，一般应用恐难以接受。

发明内容

本发明的目的是提供了一种硅树脂阻燃剂及其合成方法，得到双酚A交联含氢硅油的硅树脂阻燃剂，具有很好的阻燃效果，增加了含树脂硅阻燃剂的种类，拓展了含硅阻燃剂的应用，合成方法简单、成本低。

本发明的硅树脂阻燃剂是按重量份由2～15份的双酚A、10～30份的含氢硅油、0.05～2份的催化剂和50～100份的甲苯反应制备得到的，其中含氢硅油中活性氢的质量百分含量为0.1％～10％，所述催化剂为辛酸亚锡、氯化亚锡、二氧化铂、氯铂酸、三氯化铁。

本发明的硅树脂阻燃剂的合成方法是通过以下步骤实现的：一、按重量份称取2～15份的双酚A、10～30份的含氢硅油、0.05～2份的催化剂和50～100份的甲苯，其中含氢硅油中活性氢的质量百分含量为0.1％～10％，所述催化剂为辛酸亚锡、氯化亚锡、二氧化铂、氯铂酸、三氯化铁；二、将步骤一称取的双酚A、含氢硅油、催化剂和甲苯依次加入装有搅拌器和回流冷凝器的反应容器中，然后将反应容器放入30～70℃的恒温油浴中，反应2～5小时，然后将油浴升温至70～120℃，再恒温反应3～10小时，得反应后体系；三、将步骤二得到的反应后体系旋转蒸发除去溶剂及小分子化合物，再用乙醚洗涤后，烘干得白色固体硅树脂阻燃剂产物，即完成硅树脂阻燃剂的合成。

本发明的含硅树脂阻燃剂采用双酚A与侧链含氢硅油发生缩合反应生成以双酚A为桥交联含氢硅油的一种网状硅树脂结构。本发明的含硅树脂阻燃剂的合成方法简单、成本低。

将本发明的含硅树脂阻燃剂均匀混入聚碳酸酯基聚合物(PC基聚合物)中，既可得具有高阻燃性能的聚碳酸酯阻燃材料，此聚碳酸酯阻燃材料阻燃性好，氧指数达到35.6％，UL94垂直燃烧测试通过V0级，而且聚碳酸酯阻燃材料无污染，含硅树脂阻燃剂添加量低，力学性能优异。

附图说明

图1为具体实施方式一的硅树脂阻燃剂的结构示意图，其中表示含氢硅油，表示双酚A；

图2是傅里叶红外谱图，图中曲线a为具体实施方式十五的步骤一中的双酚A的红外谱图，曲线b为具体实施方式十五的步骤一中的含氢硅油的红外谱图，曲线c为具体实施方式十五合成的硅树脂阻燃剂的红外谱图；

图3是具体实施方式十五合成的硅树脂阻燃剂的¹³C-NMR波谱图；

图4是具体实施方式十五合成的硅树脂阻燃剂的²⁹Si-NMR波谱图；

图5是具体实施方式十六的傅里叶红外谱图，图中曲线a为步骤一中的双酚A的红外谱图，曲线b为步骤一中的含氢硅油的红外谱图，曲线c为合成的硅树脂阻燃剂的红外谱图；

图6是具体实施方式十七的傅里叶红外谱图，图中曲线a为步骤一中的双酚A的红外谱图，曲线b为步骤一中的含氢硅油的红外谱图，曲线c为合成的硅树脂阻燃剂的红外谱图；