[發明專利]一種環氧樹脂用膦修飾三氮唑阻燃共固化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202010420077.X
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111548479A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 簡榮坤;鄭賢庭;艾遠芳;龐付渠;劉鑫鐸
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50;C08K5/5399;C08L63/00;C07F9/6518
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明公開了一種環氧樹脂用膦修飾三氮唑阻燃共固化劑及其制備方法。本發明采用苯基膦酰二氯和3?氨基?1,2,4?三氮唑為原料制備了環氧樹脂用膦修飾三氮唑阻燃固化劑，工藝步驟簡單，膦修飾三氮唑后處理過程簡便，所得膦修飾三氮唑燃共固化劑的產率高且純度高。所述膦修飾三氮唑應用于阻燃共固化環氧樹脂，所得環氧樹脂阻燃材料具有優異阻燃性能并且可以提高環氧樹脂的力學性能。

技術領域

本發明涉及膦修飾三氮唑阻燃共固化劑的制備方法與應用，該膦修飾三氮唑阻燃共固化劑應用于環氧樹脂中具有良好的阻燃性能，并且對環氧樹脂的力學性能在一定程度上有所提升。

技術背景

環氧樹脂(EP)作為熱固性材料，由于其優異的耐化學性、機械性能、附著力、較低的固化收縮率和較高的電絕緣性能，被廣泛應用于粘合劑、絕緣材料、涂料以及復合材料等領域。然而，純環氧樹脂易燃燒，極限氧指數為20％左右，垂直燃燒為NR，容易引發二次燃燒，限制了其在一些高性能工程材料中的應用。

環氧樹脂常用的阻燃添加劑為：鹵素化合物、磷系化合物、硅系化合物和無機納米化合物。鹵素化合物由于其加入到環氧樹脂中燃燒時會放出有毒氣體污染環境，而且近年來對環保理念的倡導和相關法律法規的規范基本已經將鹵素化合物淘汰。硅系化合物和無機納米化合物都具有低煙、低毒的優點，但是硅系化合物價格昂貴只能起到凝聚相阻燃，而無機納米化合物容易團聚，因而在環氧樹脂中添加量較低，未能達到優異的阻燃性能。磷系化合物憑借其高效、低煙、低毒、價格低廉等優點成為研究的熱點。

發明內容

本發明的目的之一是為了解決環氧樹脂易燃性及其阻燃改性后力學性能降低的問題，提供一種環氧樹脂用膦修飾三氮唑阻燃共固化劑及其制備方法。

本發明環氧樹脂用膦修飾三氮唑阻燃共固化劑的結構式為：

所述用于環氧樹脂的膦修飾三氮唑阻燃共固化劑的制備方法如下：

將3-氨基-1,2,4-三氮唑(ATA)、乙腈，加入到裝有機械攪拌器的三口燒瓶中，待原料混合均勻后，加入一定量的縛酸劑，待原料完全溶解后，在常溫下向三口燒瓶中滴加混有苯基磷酰二氯的乙腈溶液，邊滴加邊攪拌，滴加完畢后，常溫反應一段時間，然后升溫回流反應一段時間，反應完畢后冷卻至室溫，抽濾，取濾餅，經溶液泡洗數次，100℃烘干，得到白色固體，即為膦修飾三氮唑阻燃共固化劑。

其中，以上方法所述苯基磷酰二氯與3-氨基-1,2,4-三氮唑的摩爾用量比為1∶1～2.5。

以上方法所述縛酸劑為三乙胺、N,N二異丙酸乙胺或叔胺，且縛酸劑與3-氨基-1,2,4-三氮唑的摩爾用量比為1∶1～1.5。

以上方法所述常溫反應時間為1～5小時

以上方法所述回流反應溫度為70℃～90℃。

以上方法所述回流反應時間為12小時～24小時。

以上方法所述泡洗的溶液為去離子水和乙醇溶液、去離子水和甲醇溶液、去離子水和乙腈溶液中的一種組合。

本發明采用苯基磷酰二氯和3-氨基-1,2,4-三氮唑為原料合成一種膦修飾三氮唑阻燃共固化劑，應用于環氧樹脂中，獲得了在低添加量時便可達到高級別阻燃的環氧樹脂材料，且力學性能沒有降低，反而在某些方面得到了提高。本發明制備的膦修飾三氮唑阻燃共固化劑(B-ATA)，可用于提高環氧樹脂的阻燃性能。當膦修飾三氮唑阻燃共固化劑在環氧樹脂中添加量達到2.5～7.5％時，所得環氧樹脂氧指數達30.4％～34％，與純環氧樹脂(24.9％)相比阻燃性能提高，且添加量高于7.5％時垂直燃燒等級通過UL-94V-0級。此外，改性后環氧樹脂的彎曲強度達到85～92MPa，說明B-ATA在低添加量的情況下對環氧樹脂有良好的阻燃效果以及其力學性能在一定程度上有所提高。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：