[发明专利]一种反应型环氧树脂阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂阻燃剂及其制备方法，特别是涉及一种新型聚合型磷氮膨胀型阻燃剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是目前普遍应用的先进复合材料树脂基体,固化后的环氧树脂具有优异的粘接性能、机械强度,良好的电绝缘性和化学稳定性,固化收缩率小,制品尺寸稳定性好,以及成型加工容易、应力传递性较好、成本低廉等优点,在航空航天、电子电气等领域得到广泛应用。

由于环氧树脂的阻燃性能差,氧指数(LOI)在19.8左右,难以满足特殊工程技术的要求,限制了环氧树脂在很多重要领域的应用。

传统的卤系阻燃剂因其在使用、回收和燃烧过程中的环境危害性而受到越来越多的限制。由于卤系阻燃剂应用历史较长，短时间内很难找到在性能、价格及环保安全方面将其完全替代的产品，因此，卤系阻燃剂不会在短时间内退出市场。但是已经引起环保组织和各国政府和人民的高度重视和警惕。

反应型阻燃改性技术，是通过新的分子设计合成自身具有阻燃性的环氧树脂或环氧树脂固化剂，将具有阻燃功能的结构单元引入环氧树脂的主链或侧链中。此类阻燃剂以卤系、氮系、磷系和硅系为主，目前含Cl、Br的卤系阻燃剂是世界上产量最大的有机阻燃剂，尤其是含溴阻燃产品，在电子电器领域中使用最广泛。但是卤系阻燃剂在使用和回收过程中会产生大量腐蚀性和有毒气体，对环境造成污染，也会对精密仪器元件的性能造成严重影响，急需开发新型低烟、低毒的无卤环保型阻燃剂及阻燃高分子材料以替代卤系阻燃剂。对于无卤阻燃剂，氮系阻燃剂存在与基体树脂相容性不好，不利于在基体中分散，阻燃效率欠佳的缺点；而硅系阻燃剂作为一种新型阻燃剂存在着合成工艺难度大，研究深度尚不充分的问题；因此，近些年来的研究热点主要集中在含磷结构阻燃剂方面，其中最突出的就是关于磷氮膨胀型阻燃剂的研究。

高效、低毒或无毒、绿色环保型的阻燃剂研究和应用是开发高性能阻燃高分子材料的关键环节和最亟待解决的重大科学问题，阻燃技术的发展将成为先进高分子材料进一步发展的重要支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应型环氧树脂阻燃剂及其制备方法。它含有磷、氮两种阻燃元素，且含量较高，具有阻燃效率高和无卤、低烟、低毒等特点，符合当今人们保护生态环境的要求，这种阻燃剂在燃烧过程中大大减少了有毒气体和腐蚀性气体的产生，是一种理想的绿色环保型阻燃剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种反应型环氧树脂阻燃剂，所述的反应型磷、氮膨胀阻燃剂原料包括：二乙胺、三氯氧磷和间苯二甲胺胺，阻燃剂具有以下结构：

        

式中n为1~100的正整数。

一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，该阻燃剂的制备方法为两个步骤进行，第一步，将二乙胺和三氯氧磷(POCl₃)在溶剂中反应生成含磷、氮中间二乙基二氯膦酰胺；第二步，将中间体与间苯二甲胺在惰性气体导入下反应，产物经过滤、洗涤、干燥处理，得淡黄色固体。

上述过程用化学反应式表示为：

        

所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，在第一步合成含磷、氮中间体二乙基二氯膦酰胺中，二乙胺和POCl3投料摩尔比为1：1到1：5；所用溶剂为氯苯、苯、氯仿和二氯甲烷中的任意一种或其任意比例的混合物。

所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，在第一步合成含磷、氮中间体二乙基二氯膦酰胺中，反应温度控制在-10-0℃；反应时间为4~12h。

所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，在第二步中，所用惰性气体为氮气、或氩气或氦气。

所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，在第二步中，反应在采用甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃和氯仿中的任意一种溶剂或其任意比例的混合物条件下进行。

所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，在第二步中，反应温度为0~150℃。

所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，在第二步中，反应时间为4~16h。

所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，在第二步中，反应在采用甲苯、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃和氯仿中的任意一种溶剂或其任意比例的混合物条件下进行。

所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，在第二步中，干燥温度为30-100℃。

本发明的优点与效果是：

1、本发明提供的聚合型磷、氮阻燃剂作为一种环氧树脂反应型阻燃剂固化剂，不仅具有阻燃效果，还可以固化环氧树脂，固化力理学性能良好。