[发明专利]一种本征型有机-无机抑烟阻燃环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种本征型有机‑无机抑烟阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，将正丁醇、季戊四醇和含磷的酸酯化后对金属氢氧化物进行表面改性，再用三聚氰胺改性制备了有机‑无机抑烟阻燃剂PEAM，成功的将正丁醇、季戊四醇引入阻燃剂，同时在金属氢氧化物表面引入了P、N阻燃元素，可以解决阻燃材料分子中各组分分配不均的问题，能更好的发挥P‑N协同阻燃，并能在一定程度上解决金属氢氧化物的添加影响材料力学性能的问题；将阻燃剂与环氧单体交联固化后得到的本征型有机‑无机抑烟阻燃环氧树脂复合材料，有效改善了环氧树脂材料的阻燃性能和机械性能,并且该材料既能起到阻燃环氧树脂的作用,又可达到抑烟的效果。

技术领域

本发明涉及一种本征型有机-无机抑烟阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，属于阻燃材料技术领域和高分子材料技术领域。

背景技术

环氧树脂(EP)，是一种高性能的热固性高分子材料，它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。因其收缩率低，耐热性高且机械稳定性好，粘接性能优越，抗化学腐蚀性好,广泛应用于各个领域。如：电子电器、航天航空、高级纤维增强复合材料的粘合剂、涂层和树脂基体。大规模使用该材料时，在促进社会生产力进步和经济发展的同时，也带来了严重的安全隐患和环境问题，其中火灾就是最严重的安全问题。

阻燃剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的。卤系阻燃剂是最早应用的阻燃剂，它虽然具有高效的阻燃效果，但在燃烧时会释放大量烟雾和有毒气体会严重危害人类健康，并对环境造成污染。因此研制无卤、低烟、低毒环保型的阻燃剂是目前研究的热点。氢氧化镁，氢氧化铝，氢氧化钙等无机阻燃剂价格低廉，燃烧时不释放烟雾不产生有害的气体，释放出的结合水，降低了有机材料的可燃性。但其添加量大且与聚合物基体的相容性差，会降低聚合物材料的力学性能。所以对无机阻燃剂进行有机改性不仅可以改善其在聚合物基体中的分散性，同时也可以提高聚合物基体的阻燃性及抑烟性。反应型阻燃剂则是作为一种单体参加聚合反应，其优点是对聚合物材料使用性能影响较小，阻燃性持久。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种本征型有机-无机抑烟阻燃环氧树脂复合材料的制备方法。

一、有机-无机抑烟阻燃环氧树脂复合材料的制备

（1）有机-无机抑烟阻燃剂的制备：将含磷的酸和正丁醇、季戊四醇于100~110℃搅拌反应4~5h；降温至85~90℃后加入金属氢氧化物，反应3~4h后得到一次改性产物；将氮化物溶解于蒸馏水中，加入一次改性产物，升温至80~100℃反应3~5h，过滤，洗涤，干燥得到N-P协同的有机-无机抑烟阻燃剂PEAM。其中，含磷的酸为磷酸、亚磷酸、焦磷酸、羟基亚乙基膦酸中的一种。金属氢氧化物为粒径100~500 nm的氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙中的一种。正丁醇、季戊四醇、含磷的酸的摩尔比为1:2:8~1:8:15金属氢氧化物与含磷的酸的比例为1:8~1:15。含氮化合物为三聚氰胺、尿素或双氰胺。初步改性产物与含氮化合物的质量比为1:2~ 1:3。

（2）有机-无机抑烟阻燃环氧树脂复合材料的制备：将阻燃剂PEAM分散在无水乙醇中，加入环氧单体双酚A型环氧树脂和固化剂二乙烯三胺混合均匀，在60~80 ℃水浴下真空搅拌脱气泡，经真空蒸发溶剂后，反应混合物在60~80 ℃预固化1~2 h，100~120 ℃固化3~5h，制得有机-无机多功能阻燃环氧树脂材料。其中，阻燃剂PEAM的用量为双酚A型环氧树脂质量的6~30%；固化剂二乙烯三胺的用量为双酚A型环氧树脂质量的6~10%。

二、有机-无机抑烟阻燃环氧树脂复合材料的结构和性能

下面就制备中的金属氢氧化物以氢氧化铝为例，含氮化合物以三聚氰胺为例，对本发明的有机-无机抑烟阻燃环氧树脂复合材料的结构和性能进行分析说明。