[发明专利]一种含磷腈/芳香亚胺复合结构的阻燃固化剂及其制备方法

说明书

本发明属于环氧树脂的阻燃助剂领域，公开了一种含磷腈/芳香亚胺复合结构的阻燃固化剂及其制备方法，所述阻燃固化剂由环三磷腈和芳香亚胺及活性胺基组成，结构式见式Ⅰ。本发明利用六氯环三磷腈分别先后与含羟基醛类、芳香二胺类进行取代和缩合反应，成功制备末端含有多官能度活性胺基的含磷腈/芳香亚胺复合结构的阻燃固化剂。整个制备过程具有反应条件温和、反应过程可控可调、产率较高等特点，适合扩大化生产。本发明所制备的阻燃固化剂能够通过所含的活性胺基基团与基体环氧树脂发生固化交联等化学反应并直接参与构成聚合物网络立体结构来引入阻燃结构，使聚合物材料具有优异的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及阻燃剂加工助剂领域，具体是一种含磷腈、芳香亚胺复合结构的阻燃固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是一种应用极为广泛的热固性材料，具有良好的粘结性、耐腐蚀性、强度、稳定性能、耐热性等显著特点，被广泛应用在涂料、粘胶剂、电子封装、航空航天、船舶运输等领域。但普通环氧树脂属于易燃材料，极限氧指数仅20％左右，燃烧时释放出大量黑烟并伴随着融滴现象会继续引燃其他可燃物造成火势不可控的安全隐患。因此，积极开发和研究环氧树脂材料的阻燃改性对于有效预防或控制材料燃烧或火灾发展具有十分重要的理论和实际意义。目前对环氧树脂进行阻燃改性方法，通常是在基体中加入适量的阻燃剂。而传统阻燃剂为保证理想的阻燃效果，往往是通过大量添加阻燃剂的方法来提高单一阻燃元素占比。但是通常添加型阻燃剂与环氧树脂的相容性较差，并且化学弱键的引入也会使得材料的综合性能下降。

发明内容

本发明的目的是提出一种含磷腈、芳香亚胺复合结构的阻燃固化剂及其制备方法，其原理是：以六氯环三磷腈、含羟基芳香醛为原料，在一定温度和缚酸剂的条件下使酚羟基与六氯环三磷腈的P-Cl发生取代反应，生成六官能度的醛基封端中间产物；进一步和芳香类二胺单体生成芳香亚胺结构，得到含多个活性胺基封端。本发明通过所含的活性胺基与基体环氧树脂的进一步固化交联反应，将阻燃结构引入到聚合物网络中，使得材料具有优异的阻燃性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种含磷腈/芳香亚胺复合结构的阻燃固化剂，由环三磷腈和芳香亚胺以及活性胺基组成，其结构式如下所示：

其中，R₁为芳香醚，或者芳香醚的苯环上的一个或多个氢原子被烷氧基、氧原子、氨基或硝基取代，其中R₁中的O原子和P原子相连；R₂为芳香烃，或者芳香烃的苯环上的一个或多个氢原子被烷氧基、氧原子、氨基或硝基取代。

优选地，所述R₁为以下结构中的任意一种(其中R₁中O原子和P原子相连)：

优选地，所述R₂为以下结构中的任意一种：

优选地，上述阻燃固化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在惰性气体(氮气或氩气)保护下，将六氯环三磷腈与溶剂加入反应器中，然后加入含羟基芳香醛和缚酸剂，在30～100℃搅拌反应8～60小时，得到反应液；经提纯得到中间产物；

(2)将中间产物经溶剂溶解后加入芳香二胺溶液中，在30～100℃搅拌反应0.5～24小时；经提纯得到目的产物。

优选地，步骤(1)所述六氯环三磷腈与溶剂的比例为1g：0.5～10ml；所述芳香醛与六氯环三磷腈的摩尔比例为6～10：1；所述缚酸剂与六氯环三磷腈的摩尔比例为6～10：1。

优选地，步骤(2)所述中间产物与溶剂的比例为1g：0.5～10ml；所述芳香二胺与中间产物的摩尔比例为10～20：1。