[发明专利]一种倍半硅氧烷交联的硅氮磷协同阻燃水性环氧树脂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种倍半硅氧烷交联的硅氮磷协同阻燃水性环氧树脂及其制备方法。该水性环氧树脂是由40～80wt%环氧树脂基料、2～12wt%含硅氮磷的倍半硅氧烷环氧树脂固化剂、0.5～2wt%固化促进剂、5～20wt%发泡剂、5～20wt%成炭剂、3～20wt%成炭催化剂、2～12wt%颜填料和0.1～2.5wt%流平剂组成，并且上述各组分的含量之和为100%。本发明以含硅氮磷的倍半硅氧烷环氧树脂为固化剂，协同成炭剂、发泡剂、成炭催化剂显著改善水性环氧树脂的阻燃性能，所得水性环氧树脂与金属表面的结合力高，耐热性好，具有高于32的氧指数；且制备方法简单、安全、成本低廉，具有很好的应用前景。

主权项

1.一种倍半硅氧烷交联的硅氮磷协同阻燃水性环氧树脂，其特征在于，由50～70wt％环氧树脂基料、8～12wt％含硅氮磷的倍半硅氧烷环氧树脂固化剂、1.5～2wt％固化促进剂、7～15wt％发泡剂、5～10wt％成炭剂、3～10wt％成炭催化剂、4～9wt％颜填料和1.5～2wt％流平剂组成，并且上述各组分的含量之和为100％；具体地，所述倍半硅氧烷交联的硅氮磷协同阻燃水性环氧树脂由如下方法制备得到：首先合成含硅氮磷的倍半硅氧烷环氧树脂固化剂，与环氧树脂基料、固化促进剂、发泡剂、成炭剂、成炭催化剂、颜填料、流平剂混合后，球磨12～24h，再与水混合成水溶性环氧树脂；所述含硅氮磷的倍半硅氧烷环氧树脂固化剂是由笼型倍半硅氧烷、9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物和多胺类物质反应合成得到；所述笼型倍半硅氧烷的结构式如下所示：其中，R为含环氧结构的基团；所述多胺类物质为含有两个或两个以上伯胺和/或仲胺活性基团的多胺类物质；所述笼型倍半硅氧烷由如下方法制备得到：(1)将异丙醇和5％四甲基氢氧化铵水溶液混合，在搅拌下滴加异丙醇和R‑三甲氧基硅烷的混合液，并在60min内滴加完毕；其中，所述R‑三甲氧基硅烷中，R为含环氧结构的基团；(2)滴加结束后，室温继续搅拌5～8h，然后减压蒸馏除去异丙醇，再加入甲苯或氯仿进行溶解，在70～90℃回流反应4～8h，调节溶液的pH值至中性，减压蒸馏出去甲苯或氯仿，在50～70℃的温度下真空干燥，得到无色透明的粘稠状液体，即为环氧基封端的笼型倍半硅氧烷；所述含硅氮磷的倍半硅氧烷环氧树脂固化剂由如下方法制备得到：S1.在氯仿中溶解笼型倍半硅氧烷，回流20～40min后，加入9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物和催化剂三苯基膦，继续回流反应3～5h；S2.步骤S1回流反应结束后，加入过量的多胺，回流反应40～80min，产物用水洗涤后再旋转蒸发除去溶剂，产物干燥1～3h，研磨至100～200目，得到含硅氮磷的倍半硅氧烷环氧树脂固化剂；所述环氧树脂基料为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、环氧基封端聚乙二醇或脂环族环氧树脂；所述固化促进剂为咪唑衍生物；所述发泡剂为三聚氰胺或双氰胺；所述成炭剂是有机多羟基化合物；所述成炭催化剂为磷酸铵、磷酸尿素、聚磷酸铵、聚磷酸钾铵、聚磷酸镁铵或磷酸三聚氰胺的一种或两种以上物质的组合；所述颜填料为轻质碳酸钙、硫酸钡、石英粉、滑石粉、硅灰石、氧化铁、氧化铝、二氧化钛、氧化锌的一种或两种以上物质的组合；所述流平剂为聚丙烯酸酯类及其共聚物、聚乙烯醇缩醛或醋酸纤维素材料中的一种或两种以上物质的组合。