[发明专利]一种含哌嗪结构的DOPO衍生物改性阻燃环氧树脂的制备方法

说明书

本发明公开了一种含哌嗪结构的DOPO衍生物改性阻燃环氧树脂的制备方法。该制备方法是将环氧树脂和含哌嗪结构的DOPO衍生物搅拌混合均匀，然后加入固化剂继续搅拌混合至均一溶液，最后将混合好的均一溶液倒入预热好的模具中进行固化，固化完成后自然冷却至室温脱模即可得到相应的改性阻燃环氧树脂。含哌嗪结构的DOPO衍生物结构中既含有仲胺和叔胺，又含有芳环和P、N等阻燃元素，可参与环氧树脂固化反应，提高相容性，赋予改性环氧树脂具有优异的透明性、阻燃、力学和热稳定性能，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及改性环氧树脂的制备方法，特别是一种含哌嗪结构的DOPO衍生物改性阻燃环氧树脂的制备方法，属于聚合物共混改性领域。

背景技术

环氧树脂具有优异的耐化学性、力学性能、电绝缘性以及固化收缩率低等优点，被广泛应用于涂料、胶黏剂以及包封等领域。然而，普通环氧树脂极易燃烧，阻燃剂的加入也会导致其透明性和力学强度变变差，热稳定性能降低等问题，限制了其在对透明性、阻燃性能或力学强度有比较高要求领域的应用。因此，如何制备兼具透明、优异力学性能，热稳定性能和阻燃性能的改性环氧树脂材料是一个急需解决的问题。

国内外学者对环氧树脂的阻燃改性做了很多基础研究，取得了丰硕的成果，但却极少有关于环氧树脂阻燃改性的同时保持或者提升其力学性能、热性能以及透明性的报道。如Shao等通过二苯基次膦酰氯(DPPC)和聚乙烯亚胺(PEI)的反应，合成了一种DPPEI的新型多功能聚合物固化剂，用其改性的环氧树脂具有阻燃(LOI为29.8％和V-0级)和透明性，但其力学性能并没有明显改善(Chemical Engineering Journal 345(2018)471–482)。

因此，本发明提出一种含哌嗪结构的DOPO衍生物改性阻燃环氧树脂的制备方法，得到的改性环氧树脂具有优异的阻燃性能、热稳定性能、力学性能和透明性。

发明内容

本发明基于含哌嗪结构的DOPO衍生物结构中既含有仲胺和叔胺，又含有芳环和P、N等阻燃元素，可参与环氧树脂固化反应，提高相容性，赋予改性环氧树脂具有优异的透明、阻燃和热稳定性能，提出一种含哌嗪结构的DOPO衍生物改性阻燃环氧树脂的制备方法。

为实现本发明的目的采用的技术方案如下：

1)按质量份数计环氧树脂的组成及比例为：

环氧树脂 100份

固化剂 20～25份

含哌嗪结构的DOPO衍生物 2.5～20份；

2)制备方法

将环氧树脂和含哌嗪结构的DOPO衍生物在一定温度下搅拌混合均匀，然后加入一定量的固化剂继续搅拌混合至均一溶液，最后将混合好的均一溶液倒入预热好的模具中进行固化。固化完成后自然冷却至室温脱模即可得到相应的改性阻燃环氧树脂。

以上制备方法中，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E44、双酚A型环氧树脂E51和双酚A型环氧树脂E54。

以上制备方法中，所述的含哌嗪结构的DOPO衍生物，其结构式为：

以上制备方法中，所述的含哌嗪结构的DOPO衍生物的制备方法为：

在惰性气体保护下，将三乙胺、DOPO和二氯乙烷加入到装有搅拌和温控装置的反应瓶中，然后将N-(2-氨乙基)哌嗪滴入反应体系中，再在10～15℃条件下将四氯化碳缓慢滴入反应体系中，滴加完毕后升温至25～30℃反应15h。反应结束后，抽滤并收集滤液，蒸馏除去溶剂，再用乙醇洗涤，真空干燥即可得到含哌嗪结构的DOPO衍生物。