[发明专利]阻燃-增韧型苯并噁嗪/生物基磷化物复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阻燃‑增韧型苯并噁嗪/生物基磷化物复合材料及其制备方法，所述复合材料由60‑99份的苯并噁嗪树脂和1‑40份的生物基磷化物组成；所述生物基磷化物为磷化纤维素、磷化卡拉胶、磷化果胶、磷化壳聚糖、磷化玉米淀粉、磷化大豆蛋白、磷化甲壳素、磷化丝素、磷化明胶中的任意一种。本发明通过引入生物基填料，使苯并噁嗪树脂具有较好的阻燃性和韧性，并降低苯并噁嗪单体的开环固化温度，能够解决现有技术中存在的苯并噁嗪树脂综合性能差的技术问题。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种阻燃-增韧型苯并噁嗪/生物基磷化物复合材料及其制备方法。

背景技术

苯并噁嗪树脂(Polybenzoxazine，PBa)，又被称为开环酚醛树脂，因其在聚合过程中形成了类似酚醛树脂的含氮，氧杂环的三维网络结构而得名。它是以酚类、一元胺或二元胺和甲醛(多聚甲醛)为原料合成的六元杂环化合物，在加热或有催化剂作用下，发生开环交联聚合，形成的三维网络结构。在反应过程中，体积收缩率或体积膨胀率几乎为零、有着较低的吸水率、高残炭率、几乎无低分子物释放，所制得的制品孔隙率和收缩率也接近于零。同时，苯并噁嗪树脂具有原料来源丰富、制备过程简单的特点。苯并噁嗪树脂制品具有优异的疏水性、机械性能、电绝缘性、尺寸稳定、易成型加工和耐热等性能，使其在航空宇航、电子工业、交通等领域具有十分广泛的应用前景。

然而，大部分苯并噁嗪树脂具有显著的缺点，如热固化温度高，固化时间长，韧性差和易燃等。这些缺陷导致苯并噁嗪树脂在一些实际应用中并没有被广泛推广应用。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种阻燃-增韧型苯并噁嗪/生物基磷化物复合材料及其制备方法，通过引入生物基填料，使苯并噁嗪树脂具有较好的阻燃性和韧性，并降低苯并噁嗪单体的开环固化温度，解决现有技术中存在的苯并噁嗪树脂综合性能差的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一方面，提供一种阻燃-增韧型苯并噁嗪/生物基磷化物复合材料，所述复合材料由60-99份的苯并噁嗪树脂和1-40份的生物基磷化物组成。

作为优选，所述生物基磷化物为磷化纤维素、磷化卡拉胶、磷化果胶、磷化壳聚糖、磷化玉米淀粉、磷化大豆蛋白、磷化甲壳素、磷化丝素、磷化明胶中的任意一种。

作为优选，所述生物基磷化物通过以下步骤制备而成：

将尿素升温至130-150℃直至尿素出现熔融态，得到尿素熔体；

将生物基材料和亚磷酸依次加入到所述尿素熔体中，充分溶解后升温至140-180℃，反应3-8h，得到过程产物；

将所述过程产物溶解在水中，然后加入溶剂进行沉降，抽滤得到白色粉末；

对所述白色粉末进行干燥处理，得到所述生物基磷化物。

作为优选，所述生物基材料为纤维素、卡拉胶、果胶、壳聚糖、玉米淀粉、大豆蛋白、甲壳素、丝素、明胶中的任意一种。

作为优选，所述溶剂为无水乙醇、无水甲醇、正丁醇、异丁醇、四氢呋喃和乙酸乙酯中的任意一种。

作为优选，对所述白色粉末进行干燥处理时，先在50-90℃的条件下进行鼓风干燥，然后在40-70℃的条件下进行真空干燥。

作为优选，所述生物基磷化物的粒径为0.3-25μm。

另一方面，还提供一种阻燃-增韧型苯并噁嗪/生物基磷化物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将60-99份的苯并噁嗪单体溶解在丙酮中，得到苯并噁嗪-丙酮溶液；

将1-40份的生物基磷化物加入到丙酮中，分散得到生物基磷化物-丙酮悬浊液；