[發明專利]一種含磷氮硅聚合物阻燃劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201611037090.7
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106750239B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 戴李宗;陳婷;劉誠;王世成;陳國榮;袁叢輝;許一婷;曾碧榕;羅偉昂
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C08G65/26
• 分類號: C08G65/26;C08L71/00;C08L63/00;C08G59/50
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發明公開了一種含磷氮硅聚合物阻燃劑及其制備方法和應用，其化學式結構為：其中，m＝10～100，n＝10～100。本發明的含磷氮硅聚合物阻燃劑中磷、氮、硅三者之間的協同阻燃效果提高了環氧樹脂的阻燃性能。

技術領域

本發明屬于有機阻燃劑技術領域，具體涉及一種含磷氮硅聚合物阻燃劑及其制備方法與應用。

背景技術

環氧樹脂是一類具有強度高、粘結性能好、耐腐蝕性好及介電性能優異等優點的高分子材料，被廣泛應用于土木建筑、電子電器、航天航空及汽車機械等領域中，在國民經濟各部門中起著不可或缺的位置。然而，環氧樹脂是一類相對易燃的材料，這個缺點也大大限制了環氧樹脂的應用，環氧樹脂的阻燃也一直是研究者們不懈探討的課題。

多元素阻燃劑是近年來興起的一類阻燃技術，CN201510132367.3公開了一種含磷、氮膨脹型阻燃劑，作為一種環氧樹脂反應型阻燃劑固化劑，不僅具有阻燃效果，還可以固化環氧樹脂，固化物力學性能好。CN201510132367.3公開了一種DOPO衍生阻燃劑，利用磷氮阻燃劑的磷氮協同阻燃作用，及其較好的熱穩定性和良好的成炭作用，用于環氧樹脂等高分子材料的阻燃，阻燃效果好，拓展了DOPO阻燃劑的應用范圍。含有多元素阻燃劑的阻燃效果良好，但現有的阻燃劑大多以小分子為主，往往存在著降低材料熱穩定性或機械性能的缺點。

發明內容

本發明目的在于提供一種含磷氮硅聚合物阻燃劑。

本發明的另一目的在于提供上述含磷氮硅聚合物阻燃劑的制備方法。

本發明的目的在于提供上述含磷氮硅聚合物阻燃劑的應用。

本發明的技術方案如下：

一種含磷氮硅聚合物阻燃劑，其化學式結構為：

其中，m＝10～100，n＝10～100。

上述含磷氮硅聚合物阻燃劑的制備方法，其合成路線如下所示：

具體包括如下步驟：

(1)在冰浴下依次向反應容器中加入縮水甘油、9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)、三乙胺和第一有機溶劑，室溫反應4～16h，接著用水反復淬洗，取有機相用無水硫酸鎂干燥，抽濾，最后旋蒸除去溶劑后，得含磷環氧單體EP-DOPO；上述縮水甘油、DOPO和三乙胺的摩爾比為1∶0.5～2.5∶0.5～2.5

(2)依次向另一反應容器中加入步驟(1)中所得的含磷環氧單體EP-DOPO、氨丙基籠型聚倍半硅氧烷(POSS-NH₂)、甲醇鈉和第二有機溶劑，加熱至60～120℃，通氮氣保護，反應4～24h，接著用甲醇沉淀得濾餅，濾餅用甲醇沖洗，所得白色固體于真空干燥箱中60℃干燥24h，即得所述含磷氮硅聚合物阻燃劑；上述含磷環氧單體EP-DOPO、氨丙基籠型聚倍半硅氧烷和甲醇鈉的摩爾比為1∶0.01～0.1∶0.01～0.1。

在本發明的一個優選實施方案中，所述第一有機溶劑為二氯甲烷、甲苯或四氯化碳。

在本發明的一個優選實施方案中，所述第二有機溶劑為甲苯、N，N-二甲基甲酰胺或1，4-二氧六環。

上述含磷氮硅聚合物阻燃劑在制備阻燃性環氧樹脂中的應用。

在本發明的一個優選實施方案中，具體為：稱取環氧樹脂預聚體升溫至70～110℃，加入0.1～50wt％的含磷氮硅聚合物阻燃劑，攪拌至呈均一透明的狀態，接著按化學計量比加入固化劑4，4-二氨基二苯甲烷(DDM)直至完全溶解，然后倒入鋁制模具中，設置升溫程序進行固化得到阻燃性環氧樹脂。

進一步優選的，所述環氧樹脂預聚體為E51雙酚A型環氧樹脂。