[发明专利]一种杂化接枝抗氧化阻燃环氧材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环氧材料技术领域，尤其涉及一种杂化接枝抗氧化阻燃环氧材料及其制备方法。

背景技术

聚合物无机物复合材料以其优异的热稳定性、耐氧化性、机械性能和硬度而引起了广泛的关注，高分子基体与无机相间的不相容性是获得具有优异性能复合材料的挑战，因此增强无机物与高分子基体间的界面相互作用从而提升无机物质的分散性是解决问题的关键。溶胶凝胶法是一种常用的制备有机无机杂化材料的方法。溶胶凝胶过程中不同的硅烧前躯体和溶胶凝胶条件赋予了溶胶凝胶法极大的灵活性。通过溶胶凝胶过程，无机相可经硅烷的水解和缩合形成，而无机相与有机相的相互连接可以通过化学键实现。无机物可以提升聚合物的阻燃性能和热稳定性，而有机基团可以提升无机物质与高分子基体间的界面相互作用力，从而改善无机物质在高分子基体中的分散状况；

环氧树脂材料由于其优异的机械强度和軔性、良好的耐溶剂性和优异的粘合性而被广泛用作涂料、粘合剂、层板、半导体封装材料和其它功能性材料然而环氧树脂和环氧丙炼酸树脂的阻燃性限制了它们的应用。环氧树脂主链上含有可供反应的轻基，而这些轻基可为阻燃改性提供化学反应的基础位点；

在磷系阻燃剂中，9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物由于在环氧树脂基体中优异的阻燃表现得到了广泛关注。然而9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物及其衍生物通常情况下是固态，这使得其与高分子基体相容性差，从而导致分散性差、使用过程中渗出和降低高分子基体其他方面性能等缺点；为了解决上述问题，一种基于9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物且能与高分子基体有良好相容性的液体阻燃剂被设计开发片应用于环氧树脂中；

高分子材料被广泛应用于人们的生活，如塑料、橡胶、纤维、涂料和胶粘剂等在世界各地需求量很大。尽管高分子材料相对于传统材料有很多优势，但其场燃性使其在某些特殊领域的应用受到限制，因此对高分子材料进行阻燃处理是扩展其应用的必然途径；

磷作为阻燃元素添加到聚合物基体中阻燃有很多优点。较高的阻燃效率、燃烧过程中较少的烟气释放和使用过程中对生态环境较少的威胁性使磷系阻燃剂成为最有希望代替卤系阻燃剂在工业化生产中地位的阻燃剂。通常无机硅作为添加物加入到高分子基体中以提升材料的阻燃效率。在复合材料的热降解过程中，这些硅物质能够与高分子基体相互作用，且硅由于较低的表面能而向聚合物表面迁移，从而形成了表面富含硅的坚固炭层。当硅与磷结合到一起添加到高分子基体中时，复合材料由于磷硅的协同阻燃作用而展现出较高的阻燃效率。因此开展基于磷和硅的有机无机杂化材料的阻燃应用研究，通过分子设计制备含磷和硅的有机无机杂化阻燃剂，并且通过各种技术如膨胀型阻燃技术、溶胶凝胶技术和纳米技术提升磷硅阻燃剂的阻燃效率具有重要意义。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种杂化接枝抗氧化阻燃环氧材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种杂化接枝抗氧化阻燃环氧材料，它是由下述重量份的原料制成的：

聚磷酸铵3-4、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物6-8、乙烯基三甲氧基硅烷1-2、偶氮二异丁腈0.1-0.2、三缩水甘油异氰尿酸酯2-3、二甲基甲酰胺适量、3-氨基丙基三乙氧基硅烷0.8-2、10-13%的盐酸溶液17-20、甲基六氢邻苯二甲酸酐5-8、环氧树脂E40100-120、癸二酸二辛酯3-4、二异氰酸酯0.8-1、双丙酮丙烯酰胺1-2、乙醇适量、叔丁基对二苯酚0.4-1、烯唑醇3-5、肉豆蔻酸钠皂2-3、硼酸钙1-2。

一种所述的杂化接枝抗氧化阻燃环氧材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述聚磷酸铵、硼酸钙混合，加入到混合料重量25-30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述双丙酮丙烯酰胺，在50-60℃下保温搅拌4-7分钟，的酰胺分散液；

（2）将上述偶氮二异丁腈加入到其重量20-30倍二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得引发剂溶液；

（3）将上述9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、乙烯基三甲氧基硅烷混合，加入到混合料重量10-14倍的二甲基甲酰胺中，通入氮气，升高温度为76-80℃，滴加上述引发剂溶液，保温搅拌20-25小时，蒸馏除去二甲基甲酰胺，得硅烷氧化物；