[發明專利]一種微膠囊化膨脹型阻燃劑及其在環氧樹脂復合材料中的應用

無效

• 申請號: 201010124612.3
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN101812186A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 吳昆;沈敏敏;胡志忠;岑學楊
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/32;C08L63/00;C08L63/02;C08L63/04;C08K13/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松;付曄

技術領域

本發明涉及材料領域，特別涉及一種微膠囊化膨脹型阻燃劑及其在環氧 樹脂復合材料中的應用。

背景技術

環氧樹脂可以廣泛應用于涂料、土木、建筑、膠粘劑、電子電氣、航天 航空等領域，但是，環氧樹脂存在易燃燒的缺點，如通用型環氧樹脂的氧指 數(LOI)只有20％左右，所以環氧樹脂在使用前通常要經過阻燃處理。目 前用于環氧樹脂的阻燃劑種類很多，包括鹵系、磷-氮類以及金屬氫氧化物阻 燃劑等，但是，鹵系阻燃劑在熱分解和燃燒中會產生大量煙塵、腐蝕性氣體 以及一些有毒物質，嚴重危害人類健康，并對環境造成污染；金屬氫氧化物 阻燃劑需要較大的添加量，從而嚴重影響環氧樹脂的基本性能。以磷-氮體系 為主的無鹵膨脹型阻燃劑(IFR)是以酸源、氣源、炭源為組成的復合型阻 燃劑，含這類阻燃劑的復合材料受熱時，酸源會催化炭源生成一層均勻的炭 質泡沫層，此層隔熱、隔氧、抑煙，并能防止產生熔滴，具有良好的阻燃性 能，且符合當今要求阻燃劑少煙、低毒的發展趨勢。但是，IFR存在與基體 相容性較差、易遷移、易吸潮等缺陷，從而對復合材料的阻燃、耐水、機械 等性能產生不利影響，大大限制了IFR在更多領域的廣泛應用。如果能夠采 用一種新的工藝，如對IFR的表面進行處理或將其微膠囊化，則可以在很大 程度上克服上述缺點，擴大IFR使用的范圍，促進其進一步發展。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種與環氧樹脂相 容性好、耐水性好、阻燃效率高的微膠囊化膨脹型阻燃劑。

本發明的另一目的在于提供一種上述微膠囊化膨脹型阻燃劑在環氧樹脂 復合材料中的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種微膠囊化膨脹型阻燃劑，是以聚磷酸銨(APP)為囊芯，以熱固性 樹脂三聚氰胺-甲醛(MF)樹脂為囊材，是通過下述步驟制備得到：

(1)首先將質量比為1∶(1.2～2)的三聚氰胺與質量百分比濃度為37％ 的甲醛水溶液加入反應容器中，調整體系的pH為9～11，然后加熱至 60～95℃，至溶液變清后，保溫20～60分鐘，得到三聚氰胺-甲醛預聚物；

(2)將質量比為1∶(0.1～0.3)的聚磷酸銨與所述三聚氰胺-甲醛預聚 物在乙醇溶劑中共混、攪拌，在反應體系的溫度為60～100℃時加入硬化劑， 所述硬化劑的用量為三聚氰胺-甲醛預聚物質量的1％～5％；然后回流、反應 100～200分鐘，再冷卻、出料，經過濾、干燥后，制得微膠囊化膨脹型阻燃 劑。

所述硬化劑為氯化銨、磷酸二氫銨、磷酸二氫鉀、磷酸氫銨、磷酸二氫 鈉中的一種或一種以上混合物。

一種微膠囊膨脹阻燃環氧樹脂復合物，包括下述重量百分比的組成：

環氧樹脂??????????????????53～70％

固化劑????????????????????8～25％

固化促進劑????????????????0～2.5％

微膠囊化膨脹型阻燃劑??????3～10％

阻燃成炭促進劑????????????0～10％。

所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧 樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、線性脂肪 族環氧樹脂中的一種或一種以上混合物。

所述固化劑為間苯二胺、聚酰胺、脂肪胺或其衍生物、脂環胺或其衍生 物、雙氰胺(DICY)、4，4-二氨基二苯基砜(DDS)、4，4-二氨基二苯甲 烷(DDM)中的一種或一種以上混合物。

所述固化促進劑為咪唑或其衍生物、環咪化合物、醌化合物、三級胺或 其衍生物、四苯基硼酸鹽或其衍生物。

所述阻燃成炭促進劑為二氧化鈦、二氧化錳、二氧化硅、三氧化二鑭、 三氧化二銻、三氧化二鉻、硼酸鋅、硼酸、二氧化鋯、磷酸鎳、磷酸鋯、氧 化鉬、微晶纖維素、氫氧化鎂、氫氧化鋁、水滑石、層狀雙氫氧化物、蒙脫 土中的一種或一種以上混合物。

所述微膠囊膨脹阻燃環氧樹脂復合物的制備方法，包括下述步驟：先將 所述微膠囊化膨脹型阻燃劑和所述阻燃成炭促進劑在室溫下混合；再加入所 述環氧樹脂、所述固化劑和所述固化促進劑，攪拌均勻，按照通用的固化程 序固化混合物，即得到微膠囊膨脹阻燃環氧樹脂復合材料。