[發明專利]一種硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201610401985.8
• 申請日: 2016-06-12
• 公開（公告）號: CN106008919B
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 李寶銘;吳志胤;彭恩凱
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C08G59/14
• 分類號: C08G59/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于高性能高分子材料的制備領域，具體涉及一種硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂的制備方法。

背景技術

環氧樹脂具有良好的粘結性、機械性、電氣絕緣性和耐化學腐蝕性，在電子電氣產品、交通運輸裝備、涂料膠黏劑等許多領域應用廣泛。但是普通環氧樹脂的阻燃性能差，存在嚴重的火災隱患。為了提高環氧樹脂的阻燃性，往往填加含鹵阻燃劑，但是由于含鹵阻燃劑的毒性較大，阻燃過程中容易產生二次危害。因此，人們開始將目光從含鹵阻燃劑轉向有機磷阻燃劑。有機磷阻燃劑表現出極佳的阻燃特性，并且阻燃過程中產生的毒性物質少，成為環氧樹脂阻燃的發展方向。

環氧樹脂自身極性較大，不具有疏水性，加入有機磷阻燃劑會進一步降低環氧樹脂的疏水性。研究發現，在雷電天氣下，環氧樹脂表面殘留的積水容易引起閃爍與局部放電，輕則加快環氧樹脂老化，重則會使整個環氧樹脂零部件發生電擊穿。另外水還是一種銀紋引發劑，如果環氧樹脂在高濕度環境下長期使用，其力學性能也將嚴重惡化。本發明以有機磷DOPO作為阻燃劑、以有機硅烷VTS作為疏水劑，制備同時具備優異阻燃性和疏水性的相容性優良、無毒、環保環氧樹脂，不僅可以拓展環氧樹脂的應用領域，而且具有重要的科學意義和明顯的實用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂的制備方法。所制得的硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂具備優異的阻燃性和疏水性，且相容性優良、無毒、環保，符合當今人們對生態環境保護的要求，是一種理想的多功能環氧樹脂。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂，是以有機磷DOPO為阻燃劑，以有機硅烷VTS為疏水劑，通過化學鍵合的方法將DOPO和VTS接枝到環氧樹脂上，即為所述硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂。

具體包括以下步驟：

將20~40 g DOPO-VTS、100~150 g DOPO 型環氧樹脂、0.8~1.6 g 二月桂酸二丁基錫（DBTL）和0.5~4 g 去離子水加入到裝有冷凝管的250 mL圓底燒瓶中，80~110 ℃攪拌反應2~6 h，再抽真空反應0.5~2 h，得到黃色膠狀硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂（DV-m-DE）。

所述DOPO-VTS為9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）化學鍵合乙烯基三甲氧基硅烷（VTS）而成，DOPO:VTS的摩爾比為1:1，參照錢小東等方法（含DOPO磷硅雜化阻燃劑的設計及其阻燃環氧與聚脲樹脂性能的研究. 合肥: 中國科學技術大學, 2014年）。

所述DOPO 型環氧樹脂以 DOPO 和 E-51 環氧樹脂為反應原料制得，參照洪呈祥等方法（DOPO型環氧樹脂的制備及阻燃性能研究. 膠體與聚合物, 2015, 33(1): 17-19）。

所制得的硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂還需進行固化處理，固化方法為：將100~140 g DV-m-DE、50~90 g固化劑和0.4~0.8 g催化劑加入到聚四氟乙烯燒杯中，40~80 ℃加熱攪拌混合均勻后，倒入預熱好的模具中，放入真空烘箱中除去氣泡后升溫固化，固化條件為：100~140 ℃保溫1~3 h，130~170 ℃保溫6~10 h，固化結束后固化物隨爐冷卻后，脫模取樣。

所述固化劑為酸酐類固化劑，包括鄰苯二甲酸酐、3,4,5,6-四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、六氫苯酐和甲基六氫苯酐中的任一種。

所述催化劑為N,N-二甲基芐胺、N-芐基吡嗪六氟銻酸鹽（N-benzylpyrazinium hexafluoroantimonate, BPH) 和N-芐基喹啉六氟銻酸鹽（N-benzylquinoxalinium hexafluoroantimonate, BQH)中的任一種。

本發明的顯著優點在于：

本發明采用化學鍵合的方法制備同時具備優異阻燃性和疏水性的硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂。所制備的環氧樹脂的垂直燃燒等級達到V-0級，表面接觸角提高到92.7°~106.3°，且環氧樹脂內部沒有明顯的相分離，表明該環氧樹脂具有優異的相容性。同時，所制備的環氧樹脂無毒，符合當今人們對生態環境保護的要求，是一種理想的多功能環保環氧樹脂。

附圖說明

圖1為本發明制備硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂（DV-m-DE）的路線圖；

圖2為本發明制得的硅烷疏水改性含磷阻燃環氧樹脂（DV-m-DE）固化物的斷面掃描電鏡圖；