[發明專利]雙鄰苯二甲腈預聚物、雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂共聚物、固化物及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201110367782.9
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102492140A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 劉孝波;趙鑫;郭恒;魏俊基;徐明珍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;C07D487/22;C07D519/00;C08G59/40;C08G59/56;C08L63/00;C08L79/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 武森濤;羅麗

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，特別涉及雙鄰苯二甲腈預聚物、雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂共聚物、固化物及其制備方法和用途。

背景技術

環氧樹脂具有很多優良特性，如耐化學腐蝕、耐磨、電絕緣和卓越的粘結性等，廣泛地用于航空航天、兵器、造船等領域。然而普通環氧樹脂韌性低、阻燃性差(普通環氧樹脂極限氧指數只有19.8％)，屬于易燃材料。因而開發阻燃性能好、熱穩定性高的環氧樹脂已成為國內外環氧樹脂領域急需解決的問題。阻燃型環氧樹脂的可用于電子(印刷電路板和半導體封裝)和運輸(汽車，高速列車，軍用和商用飛機)等行業。

目前，常用的環氧樹脂阻燃劑可分為無機阻燃劑、鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、硅系阻燃劑等。無機阻燃劑雖然具有熱穩定性好、不揮發、廉價等優點，但是它們阻燃效率過低、且受高溫使用限制，而且會嚴重影響聚合物體系的機械性能，使無機阻燃劑的使用受到了很大的限制。鹵系阻燃劑燃燒時會釋放大量的濃煙，并產生腐蝕性氣體和有毒物質。因此，目前急需尋找新的阻燃劑，其與環氧樹脂共聚后，不僅具有較好的阻燃性能，而且能克服燃燒釋放出有毒物質對環境造成破壞、受高溫使用限制的缺陷，同時保證聚合物體系的機械性能。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題提供一種雙鄰苯二甲腈預聚物，其結構為式I所示：

式I

其中，n＝1～10。

本發明還提供了上述雙鄰苯二甲腈預聚物的制備方法：將雙鄰苯二甲腈單體在190～200℃下熔融預聚，得到雙鄰苯二甲腈預聚物；其中雙鄰苯二甲腈單體的結構式為式II所示：

式II

所述預聚的時間為15～20分鐘，此時間可使單體發生充分的熔化又不會發生深層的反應。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂共聚物，該共聚物以式I所示雙鄰苯二甲腈預聚物、環氧樹脂、交聯劑為原料熔融共混；其中，雙鄰苯二甲腈預聚物和環氧樹脂的重量配比為10-50∶50-90，交聯劑用量為環氧樹脂的25～30wt％；優選雙鄰苯二甲腈預聚物和環氧樹脂的重量配比為18-22∶78-82。

優選的，所述交聯劑為4，4’-二氨基二苯砜、4-氨基苯氧基鄰苯二甲腈、2，6-二-4-氨基苯氧基苯甲腈中的至少一種。

本發明還提供了上述雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂共聚物的制備方法：將雙鄰苯二甲腈預聚物、環氧樹脂、交聯劑按上述配比混合，熔融共混即制得雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂共聚物。

優選的，上述方法中，雙鄰苯二甲腈預聚物、環氧樹脂和交聯劑在190～200℃下熔融共混即制得雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂共聚物。

本發明所要解決的第三個技術問題是提供一種雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂固化物，其是將上述雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂共聚物進行澆注、熱處理制得，雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂固化物的極限氧指數為30.5～34.5％。

所述熱處理條件為185-275℃下處理7-17h；優選的，所述熱處理采用分段熱處理，熱處理條件為：185-200℃/3-5h，200-215℃/1-3h，215-235℃/1-3h，235-255℃/1-3h，255-275℃/1-3h；優選的，熱處理條件為：185-195℃/3-5h，205-215℃/1-3h，225-235℃/1-3h，245-255℃/1-3h，265-275℃/1-3h；更優選的，熱處理條件為：190℃/4h，210℃/2h，230℃2h，250℃/2h，270℃/2h。

上述式I所示的雙鄰苯二甲腈預聚物作為高分子材料阻燃劑的用途，特別是作為環氧樹脂阻燃劑的用途。所得雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂固化物的極限氧指數為30.5～34.5％，當雙鄰苯二甲腈預聚物的加入量大于10wt％時，所得雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂固化物的垂直燃燒級別可達到V-1級，而當雙鄰苯二甲腈預聚物的加入量大于20wt％時，所得雙鄰苯二甲腈預聚物/環氧樹脂固化物的垂直燃燒級別可達到V-0級，進入不燃級別。

本發明的有益效果：

本發明提出了雙鄰苯二甲腈預聚物可作為高分子材料的阻燃劑，雙鄰苯二甲腈類樹脂阻燃性能良好，與其它阻燃劑相比，其克服了燃燒釋放出有毒物質對環境造成破壞以及目前大多數阻燃劑受高溫使用限制的缺陷。