[發明專利]含[Bmim][DBP]的新型復配型環氧樹脂固化-阻燃添加劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810343656.1
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108503799B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 潘旭海;蔣會春;梁新苗;華敏;蔣軍成
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50;C08K3/32;C08K5/52
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 張玉紅

本發明公開了一種含[Bmim][DBP]的新型復配型環氧樹脂固化?阻燃添加劑，充分利用[Bmim][DBP]的良好相容性，充當雙功能性的增效劑，通過功能化的改性過程，與二乙烯三胺之間發生固化協效作用，彌補了二乙烯三胺單獨作用時的相變缺陷，與聚磷酸銨之間發生阻燃協效作用，提高了燃燒過程中產生的碳層的致密度，具有更好的窒息阻燃效果，優化了固化效果，既使環氧樹脂保持了良好的力學和機械性能，又保證其無毒害和環境危害，滿足市場之后的需求。

技術領域

本發明涉及環氧樹脂的改性，具體地涉及對環氧樹脂阻燃和固化方面的改性，尤其是涉及到協效作用的研究。

背景技術

環氧樹脂作為一種常見的熱固性聚合物，固化后的環氧樹脂具有良好的物理、化學性能，它對金屬和非金屬材料的表面具有優異的粘接強度，介電性能良好，變形收縮率小，制品尺寸穩定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩定，因而被廣泛地應用于電子、機械、汽車和航天航空等領域，是一種具有可簡單獲得堅固的成型體優點的有益樹脂，作為單體樹脂、復合材料而使用。

環氧樹脂必須經過固化工藝才能實現其工程應用價值，因此，需要針對不同的工程應用條件，研發相匹配的高效固化劑。此外，環氧樹脂的極限氧指數值低于20，在空氣中極易燃燒，大大地限制了環氧樹脂在工業中的廣泛應用，因此，必須提高環氧樹脂的阻燃性能。由于傳統的鹵素類阻燃劑在燃燒過程中會產生大量的鹵化氫類有毒氣體，具有較大的毒害性和環境危害性，所以逐漸地被含磷、氮、硅和硼等阻燃性元素的阻燃劑所替代，但這一類常規阻燃劑由于添加量大，容易對環氧樹脂體系的力學和機械性能產生較大的影響；因此，需要研發更加高效的環保型阻燃劑來提高環氧樹脂的阻燃性能。

由于環氧樹脂的應用性能在較大程度上受到固化劑的類型、結構特性和固化反應機理的影響，近年來，隨著對環氧樹脂應用性能要求的不斷提高，一系列新型的具有特定功能的環氧樹脂固化劑被不斷的創新和開發，合成制備多功能、環境友好、適應范圍廣且成本較低的環氧樹脂固化劑，成為對環氧樹脂固化劑進行進一步研究所面臨和亟需解決的問題。

其中，通過物理或化學改性，對目前市場上應用的環氧樹脂固化劑進行功能化改性，尋找具有雙重功能性的阻燃型固化劑或(固化型阻燃劑)，彌補現有固化劑的不足，發揮協效作用，并提高固化效率，是當前環氧樹脂固化劑研究和開發的重點方向之一，且隨著阻燃協效作用研究的不斷深入，越來越多的物質或元素之間的協效作用被發現并研究。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明旨在優化環氧樹脂的固化過程，并提高其阻燃性能，同時考慮到在工業應用中的經濟效應問題，以物理型復配為主要手段，以[Bmim][DBP]為雙功能性添加劑，制備出兼具固化和阻燃作用的環氧樹脂添加劑。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：一種含[Bmim][DBP]的新型復配型環氧樹脂固化-阻燃添加劑，首先將E-44型環氧樹脂中加入30wt％的聚丙二醇縮水甘油醚進行稀釋得到待用的雙酚A型環氧樹脂體系，在所述環氧樹脂體系中加入1.0-3.0wt％的磷離子液體1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯鹽([Bmim][DBP])作為雙功能型增效劑、5wt％的二乙烯三胺(DETA)作為固化劑、10wt％的聚磷酸銨(APP)作為阻燃劑，制備出復配型三元添加劑DETA/APP/[Bmim][DBP]，該三元添加劑兼具固化和阻燃協效作用。

進一步地，在所述環氧樹脂體系中含1.5～2.0wt％的所述[Bmim][DBP]。

所述含[Bmim][DBP]的新型復配型環氧樹脂固化-阻燃添加劑的制備步驟為：

1)將10.0wt％的聚磷酸銨和1.0～3.0wt％的[Bmim][DBP]依次添加到環氧樹脂體系中，在室溫條件下持續攪拌120min；

2)加入5wt％的二乙烯三胺并持續攪拌10分鐘，取樣待測DSC；

3)將環氧樹脂懸浮液進行真空除氣，倒入聚四氟乙烯材質的固化模具；