[發明專利]一種磷氮阻燃環氧樹脂的制備方法

有效

• 申請號: 201710385937.9
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107033549B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 李勝;王晶;楊艷晶;徐博;譚蕾;樊慧娟
• 申請（專利權）人: 黑龍江省科學院石油化學研究院;黑龍江省科學院高技術研究院
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/10;C08K3/32;C08K3/26;C08G59/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

一種磷氮阻燃環氧樹脂的制備方法，本發明涉及一種磷氮阻燃環氧樹脂的制備方法。本發明的目的是為了解決現有對環氧樹脂阻燃改性的阻燃劑添加量過高，并影響環氧樹脂力學性能和熱穩定性的問題。本發明方法為：制備三聚氰胺甲醛預聚體；制備三聚氰胺甲醛樹脂包覆聚磷酸銨，然后和納米碳酸鈣混合，得到阻燃劑；制備環氧樹脂固化物，加入阻燃劑攪拌，固化，即完成。本發明的阻燃劑添加量少、對材料的熱穩定性，力學性能無損傷，且有所改善。本發明應用于環氧樹脂領域。

技術領域

本發明涉及一種磷氮阻燃環氧樹脂的制備方法。

背景技術

隨著經濟和科學技術的高速發展，環氧樹脂以其良好的熱穩定性和介電性成為飛速發展的電子工業的基礎材料，廣泛應用于建筑、涂料、土木、電子、膠粘劑、航空等眾多領域，例如：環氧樹脂膠黏劑在航空、航天、汽車、機械、建筑、化工、輕工、電子、電器以及日常生活等領域得到廣泛的應用。然而易燃性是環氧樹脂的最大缺點，這極大地限制其應用。為了進一步拓展其應用領域，需對環氧樹脂進行阻燃改性。

目前通過聚磷酸銨對阻燃環氧樹脂阻燃，需要加入質量分數高達20份，才能達到一定的阻燃效果。添加量過多導致環氧樹脂的力學性能下降。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有對環氧樹脂阻燃改性的阻燃劑添加量過高，并影響環氧樹脂力學性能和熱穩定性的問題，提供一種磷氮阻燃環氧樹脂的制備方法。

本發明一種磷氮阻燃環氧樹脂的制備方法，按以下步驟進行：

一、將三聚氰胺和分析純甲醛按照摩爾比1:(2～4)的比例倒入反應瓶，用碳酸鈉調節pH為9，然后在60～70℃的恒溫水浴中反應1.5～2.5h，得到三聚氰胺甲醛預聚體；二、將聚磷酸銨和無水乙醇加入三聚氰胺甲醛預聚體中，然后加入去離子水，再用鹽酸調節pH值為5，然后在85～95℃的條件下反應1～2h，再過濾、洗滌，在烘箱內干燥7～9h，得到三聚氰胺甲醛樹脂包覆聚磷酸銨；其中聚磷酸銨與步驟一中的三聚氰胺的質量比為(15～17)：5；三、將三聚氰胺甲醛樹脂包覆聚磷酸銨和納米碳酸鈣混合，得到阻燃劑，其中納米碳酸鈣占阻燃劑總質量的2％-9％；四、將環氧樹脂與三乙胺固化劑按照質量比(4:1)～(5:3)比例混合，得到環氧樹脂固化物，然后加入阻燃劑充分攪拌，再在室溫中固化20～28h，即得到磷氮阻燃環氧樹脂，其中阻燃劑的添加量為磷氮阻燃環氧樹脂總質量的15～18％。

本發明阻燃劑由三聚氰胺甲醛樹脂包覆聚磷酸銨與納米碳酸鈣構成，其中三聚氰胺主要起到氣相阻燃機理，聚磷酸銨和納米碳酸鈣起到凝聚相阻燃機理。納米碳酸鈣起到阻燃協效劑的作用，使得燃燒后炭層更加緊密。加入到環氧樹脂E51中，固化劑選用實驗室改性的三乙基四胺固化劑。當加入阻燃劑含量達到總質量分數的15％時，拉伸性能提高了7.9％，沖擊強度提高了10.7％，玻璃化轉變溫度℃提高了8.6℃。添加阻燃劑后600℃和800℃殘炭量分別增加了34.3％和27.3％，阻燃環氧樹脂的極限氧指數達到31.7％，垂直燃燒通過UL-94V0級。通過研究發現阻燃劑的加入對材料的熱穩定性，力學性能無損傷，且有所改善，是一種較好的阻燃劑。納米碳酸鈣的加入改善了阻燃環氧樹脂的成炭性能，提高了阻燃效率。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式一種磷氮阻燃環氧樹脂的制備方法，按以下步驟進行：