[發明專利]一種阻燃環氧樹脂納米復合物材料

無效

• 申請號: 200710043762.X
• 申請日: 2007-07-13
• 公開（公告）號: CN101113228A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 王幸宜;李到;張志慧;胡靜平
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/06;C08K5/521
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種阻燃環氧樹脂材料，尤其涉及多季戊四醇類磷酸酯蜜胺鹽阻燃環氧樹脂納米復合物材料。

背景技術

環氧樹脂固化物具有高的力學性能，電學性能及尺寸穩定性，是聚合物材料中應用最廣泛的基體樹脂。近年來隨著人們對世界范圍的環境問題以及人體的安全性的廣泛關注，電子、電器、涂料行業對環氧樹脂的阻燃性能提出了更高的要求。

在環氧樹脂配方設計中，應用阻燃劑可分為二種類型：添加型和反應型。添加型的阻燃劑主要有磷酸酯(磷酸三苯酯，甲苯基磷酸二苯酯，磷酸三鹵代乙酯等)，鹵素有機物(氯化石蠟、十溴聯苯醚等)，無機填料(如三氧化二銻，硼砂，氧化鋯，三水合氧化鋁，硅微粉等)。

反應型的阻燃劑主要有：四溴雙酚A二縮水甘油醚型環氧樹脂(溴代環氧樹脂)，含磷環氧樹脂，溴代苯(甲苯)基縮水甘油醚，四溴鄰苯二甲酸酐等。

值得注意的是，添加型含鹵有機阻燃劑在高溫時升華現象顯著，阻燃性將受到影響；而一般磷酸酯易受潮水解，大部分熱穩定性較差。

為解決上述問題，目前已提出以磷氮物質為主的無鹵膨脹型阻燃劑，其中多季戊四醇類磷酸酯蜜胺鹽阻燃劑含有豐富的氣源和酸源，可以阻燃多種高聚物材料。含這種阻燃劑的環氧樹脂固化物在燃燒時，表面生成一層碳質泡沫層，能隔熱、隔氧，對長時間暴露在火焰中具有很好的阻燃性。

涉及環氧樹脂納米復合物材料及其合成工藝主要有以下幾類：

(1)U.S.4889885報道了用胺類固化劑固化環氧樹脂，用二甲基甲酰胺做溶脹劑，可使粘土剝離至層間距(d001)大于?nm，實現環氧樹脂對粘土的插層，得到環氧樹脂/納米復合材料能。

(2)Giannelis(Chem.Mater.，1994，6：1719-1725)使用酸酐固化劑制得粘土剝離的粘土/環氧樹脂納米復合材料時，材料模量尤其是高彈態模量才有所提高。

(3)有報道(J.Appl.Polym.Sci.，2004，91(4)：2649-2652)添加6％經二甲基二十六烷基銨改性的蒙脫土后，其環氧樹脂納米復合材料的最大釋熱峰、平均釋熱速率和質量損失速率相對于純環氧樹脂來看，都有顯著的降低。并且有效燃燒熱、比消光面積和一氧化碳的產率卻沒有增加。點燃時間的縮短是由于四面體銨有機離子的不穩定性造成的。

(4)Camino(polym.Sci.，2005，79：29-82)運用原位聚合法，以甲基四氫化鄰苯二甲酸酐作為固化劑，合成了含不同種類烷基銨離子交換的有機蒙脫土/環氧樹脂納米復合材料。

(5)鐘柳(塑料，2006，35(1)：34-38)采用N，N-二(2-羥乙基)氨甲基膦酸二乙酯(BHAPE)阻燃劑制備環氧樹脂/蒙脫土納米復合材料，用XRD技術分析阻燃環氧樹脂/有機蒙脫土復合材料中有機蒙脫土的層狀距離，極限氧指數(LOI)、垂直燃燒阻燃性(UL94V)和錐形量熱儀試驗法(CONE)等參數測定證明是BHAPE和OMMT協同阻燃提高了復合材料的阻燃性能。當BHAPE和OMMT添加量分別為25％和5％時，不僅BHAPE/EP/OMMT復合物的CONE阻燃參數都明顯降低，而且能通過UL94?V-0級，可能是BHAPE和OMMT在凝聚相同時發揮作用，才使阻燃性能提高的。

(6)Hsiue(J.Polym.Sci.Part?A：Polymer?Chemistry，2001，39：986-996?J.Polym.Sci.Part?A：Polymer?Chemistry，2001，39：986-996)運用原位溶液凝膠法，在催化劑作用下將含磷環氧樹脂(BGPPO)、芳香二胺(DDM)和正硅酸乙酯(TEOS)合成了具有納米結構的含磷環氧樹脂/硅粘土復合材料，經傅立葉紅外(FTIR)、核磁共振(NMR)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征后發現，環氧樹脂重的硅粘土達到了納米尺度，并且納米尺寸的粘土對改進環氧樹脂的阻燃性能有顯著的影響，同時在環氧樹脂中表現出磷-硅協效，其混合物的極限氧指數(LOI)達到了44.5％。

上述報道的環氧樹脂納米復合材料均具有良好的力學性能，但在材料的阻燃性能方面提高是有限的。利用有機蒙脫土和磷氮系膨脹型阻燃劑與環氧樹脂構成的阻燃環氧樹脂納米復合材料的制備少見報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是公開一種多季戊四醇類磷酸酯蜜胺鹽膨脹型阻燃體系及其與有機蒙脫土復合阻燃環氧樹脂，以克服現有技術存在的阻燃性能或力學性能差等缺陷。