[發明專利]一種用于環氧樹脂的有機硅系粘土基復合阻燃劑及其制法

有效

• 申請號: 201110368953.X
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102516713A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 莊韋;郝衛強;陳強;岳邦毅;楊永兵;曹青華;孫洪秀
• 申請（專利權）人: 常州南京大學高新技術研究所
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L83/04;C08K9/06;C08K3/34;C09C1/42;C09C3/12
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

技術領域

本發明涉及一種用于環氧樹脂的復合阻燃劑及其制備方法，具體是指一種有機硅系粘土基復合阻燃劑及其制備方法。

背景技術

近年來?，環氧樹脂被廣泛應用于半導體、集成電路等電子電器封裝材料方面。由于環氧樹脂的極限氧指數(LOI)只有19.5左右，屬于易燃物質，所以如何提高環氧樹脂的阻燃性能，使之更好地滿足日益廣泛的高技術應用領域已引起國內外研究者的廣泛關注。改善環氧樹脂阻燃性能最常用的方法是加人一定的阻燃劑，使環氧樹脂具有難燃性和自熄性?，F今研究最多的無鹵阻燃劑為：金屬氫氧化物、無鹵磷系阻燃劑及膨脹型阻燃劑，氫氧化鎂和氫氧化鋁雖然同時具有阻燃、抑煙的作用，但因需要添加的量較大而嚴重影響基體材料的物理、機械及加工性能。膨脹阻燃體系具有環境友好、阻燃效率高等優點，但因為與基體的極性差異導致兩者的兼容性較差，這使得復合材料的性能嚴重惡化，還有阻燃劑易吸潮，其較低的分子量使其向聚合物表面遷移，導致復合材料耐水性差。因此，添加單一種類的阻燃劑并不能完全滿足阻燃劑復合材料的性能需求，近年來，對于復合阻燃劑的研究，已成為研究的熱點。

凹凸棒土(Attapulgite)，也稱為坡縷石(Palygorskite)，是一種擁有獨特結構的硅酸鹽礦物粘土，具有較高的比表面積，采用適當的工藝將凹凸棒土分散于阻燃復合材料中，可以起到補強作用，多用于提高復合材料的力學性能（如中國專利CN101215418A、中國專利CN1962763A、中國專利CN101190990A、中國專利CN101367894A、中國專利CN1995117A等等）。但與此同時，凹凸棒土還是一種潛在的協效阻燃劑，使炭層更加致密、穩定，從而在基體材料表面形成非常有效的保護層。中國專利CN1737045A提出了一種坡縷石粉體復配多聚磷酸銨/季戊四醇阻燃乙烯-醋酸乙烯共聚物，該方法中復配的阻燃劑只是簡單的機械混合，坡縷石在基體中分散不均勻，難以起到優異的協同阻燃及補強效果。

發明內容

鑒于技術背景存在的問題，本發明的目的是提出一種有機硅系粘土基復合阻燃劑及其制備方法，該方法制備的阻燃劑有著較高的熱穩定性，由于在基體里分散均勻，在提高阻燃性能的同時還可以在一定程度上提高環氧樹脂的力學性能。

???????本發明解決上述問題的技術方案如下：?

一種用于環氧樹脂的有機硅系粘土基復合阻燃劑，它是以氨基硅烷偶聯劑改性的納米凹凸棒土和有機硅系阻燃劑反應制得的有機系凹凸棒土基復合阻燃劑，其中，凹凸棒土與氨基硅烷偶聯劑用量的質量之比為：0.2-2:1，有機硅系阻燃劑的用量為：氨基硅烷偶聯劑的氨基摩爾數與有機硅系阻燃劑的硅氧鍵摩爾數之比為：1-1.08:1。

上述的用于環氧樹脂的有機硅系粘土基復合阻燃劑，所述的氨基硅烷偶聯劑可以是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲(乙)氧基硅烷、N?–β-氨乙基-γ-?氨丙基三甲(乙)氧基硅烷或N?–β-氨乙基-γ-?氨丙基甲基二甲(乙)氧基硅烷中的一種或幾種的混合物。

上述的用于環氧樹脂的有機硅系粘土基復合阻燃劑，所述的有機硅系阻燃劑可以是甲基苯基硅樹脂、聚苯基甲氧基硅烷、聚二苯基二甲氧基硅烷或聚二甲基二乙氧基硅烷。

本發明的用于環氧樹脂的有機硅系粘土基復合阻燃劑，是首先在微波場中，采用氨基硅烷偶聯劑對納米粘土進行表面改性同時蒸除水分，得到改性凹凸棒土和過量氨基硅烷偶聯劑的水解產物所組成的混合物，然后硅烷偶聯劑的氨基基團與有機硅系阻燃劑的硅氧鍵反應制備有機硅系凹凸棒土基復合阻燃劑。

一種上述用于環氧樹脂的有機硅系粘土基復合阻燃劑的制法，它包括如下步驟：

1、將凹凸棒土加入到去離子水中，攪拌分散均勻，得到納米粘土漿料，其中凹凸棒土與去離子水質量比為：0.10~0.20:1，接著向納米凹凸棒土漿料中加入氨基硅烷偶聯劑，其中納米凹凸棒土與氨基硅烷偶聯劑質量之比為：0.2~2:1，一邊攪拌，一邊在40~80℃下超聲反應1~3小時后，將所得的納米凹凸棒土漿料置于微波場中加熱，保持溫度100~120℃，蒸除水份，冷卻，得到由改性凹凸棒土和過量硅烷偶聯劑的水解產物所組成的混合物；

2、向有機溶劑中加入步驟1所得的混合物，分散處理0.5~2小時，配制成混合漿料，其中混合物與有機溶劑的質量比(0.1~0.25):1；