[发明专利]一种阻燃固化环氧树脂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃固化剂环氧树脂的技术领域，特别涉及一种双环笼状磷酸酯阻燃固化环氧树脂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂(EP)是一类重要的热固性树脂，具有粘接强度高、收缩率低、稳定性好、机械强度高和加工性好等优点，作为高性能复合材料的树脂基体，在机械、电子航空和船舶工业等领域广泛应用。这些领域都要求EP具有良好的阻燃性能，然而，环氧树脂的极限氧指数(LOI)仅为19.8％，属于易燃材料，这极大地限制了它们的应用。因此，提高环氧树脂的阻燃性已经成为一个紧迫的问题，在国内外引发了广泛的关注。

目前对环氧树脂的阻燃主要采用无卤阻燃体系。根据无卤阻燃剂的使用机理不同可分为添加型和反应型，如CN101838538A公开了一种侧基结构的聚磷酸酯阻燃剂，可作为添加型阻燃剂，CN103073746A报道了一种含有活性双键的反应型含磷阻燃剂。这些阻燃剂以第三种助剂的形式加入，阻燃剂与环氧树脂等不发生反应，虽然能达到协同的阻燃效果，但是达到较高阻燃要求时需要添加阻燃剂的量较大(总量的30％)，如此大的阻燃剂的添加量，会造成环氧树脂的力学性能降低，以及阻燃剂的流失；且这些阻燃剂的使用一般在加入固化剂前需要进行较长时间的混合或预反应，使得操作复杂，此外添加型阻燃剂还有阻燃效率低、阻燃剂与基体相容性差等缺点。

有机含磷阻燃剂在燃烧过程中具有低烟、无毒等优点，使用时更为环保，被公认是可替代含卤阻燃剂的重要产品之一，具有很好的发展前景。新型阻燃高分子材料发展的方向要求阻燃体系不仅具有良好的阻燃性能，还要满足阻燃效率高，流动性好，燃烧时有毒气体生成量及生烟量尽可能的少，对环境友好。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种阻燃固化环氧树脂及制备方法，提高环氧树脂的阻燃固化性能，同时能够增加环氧树脂的流动性，便于浇筑样条。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种阻燃固化环氧树脂，包括以下重量份的组分：

环氧树脂 100份；

式I所示结构的双环笼状磷酸酯阻燃固化剂5.00～30.00份；

3-甲基内次甲基邻苯二甲酸酐 15.00～50.00份；

优选地，所述环氧树脂为环氧树脂E-44。

优选地，包括10.00～25.00份式I所示结构的双环笼状磷酸酯阻燃固化剂。

优选地，包括20.00～40.00份3-甲基内次甲基邻苯二甲酸酐。

本发明提供了上述技术方案所述阻燃固化环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：

将环氧树脂、式I所示结构的双环笼状磷酸酯阻燃固化剂以及3-甲基内次甲基邻苯二甲酸酐在加热和搅拌条件下混合，得到混合物料；

将所述混合物料经升温固化，得到阻燃固化环氧树脂。

优选地，所述加热的温度为60～80℃，

优选地，所述搅拌的时间为5～15min，所述搅拌的速度为200～400转/分。

优选地，所述固化在预热后的模具中进行，

优选地，所述模具预热温度为80～90℃。

优选地，所述固化的程序为：升温至100～120℃固化0.5～1h，然后升温至130～140℃固化1～2.5h，最后升温至150～160℃固化1～2.5h。

本发明提供了一种阻燃固化环氧树脂，包括环氧树脂、式I所示结构的双环笼状磷酸酯阻燃固化剂以及3-甲基内次甲基邻苯二甲酸酐，得到的阻燃固化环氧树脂提高了环氧树脂的阻燃固化性能，同时能够增加环氧树脂的流动性，便于浇筑样条，仅添加少量式I所示结构的双环笼状磷酸酯阻燃固化剂就能够达到较好的阻燃固化效果。实验结果表明，本发明提供的阻燃固化环氧树脂LOI为32.2％，同时通过垂直燃烧测试，热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)也明显下降，热释放速率下降到337.2kW·m^-2，总热释放量下降到37.3MJ.m^-2,燃烧过程中烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)降低，锥形量热结果表明热释放速率、烟释放速率、总热释放量以及总烟释放量随着PEPA-PMDA量的增加而降低，燃烧后残碳量增加，安全性高，阻燃性能好，具有广阔的应用前景。

本发明提供了一种阻燃固化环氧树脂的制备方法，反应过程简便快捷，避免了温度过高可能引起固化提前、温度过低导致粘度过大、流动性不好和搅拌产生气泡不易排出，不能很好浇筑样条或引起样条中有气泡的问题。

附图说明