[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于環(huán)氧樹脂的生物質(zhì)阻燃劑及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210723409.0
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN114874266A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳明鋒;林菽豐;蘭加水;鐘偉
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué);萬新（廈門）新材料有限公司
• 主分類號: C07F9/6574
• 分類號: C07F9/6574;C08K5/544;C08L63/00
• 代理公司: 廈門知昱見行專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 35281
• 代理人: 羅維秋

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于環(huán)氧樹脂的生物質(zhì)阻燃劑及其制備方法，該阻燃劑以1,3?雙(3?氨基丙基)?1,1,3,3?四甲基二硅氧烷(BTDS)，9,10?二氫?9?氧雜?10?磷雜菲?10?氧化物(DOPO)，醛類化合物為主要原料，通過兩步反應(yīng)制得，第一步，通過BTDS的?NH2和醛類化合物的?C＝O在一定條件下反應(yīng)生成中間體；第二步，通過第一步所得中間體的?HC＝N?與DOPO的P?H反應(yīng)，得到一種含硅氧鍵和DOPO結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)阻燃劑。本發(fā)明的優(yōu)點：該阻燃劑結(jié)構(gòu)單元中設(shè)計有Si?O柔性結(jié)構(gòu)，能夠提高改性環(huán)氧樹脂的韌性，賦予其良好的抗沖擊性能；同時，結(jié)構(gòu)中的P、N、Si等元素、DOPO和苯基剛性基團，又可賦予改性環(huán)氧樹脂良好的熱穩(wěn)定和阻燃性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于環(huán)氧樹脂的生物質(zhì)阻燃劑及其制備方法，特別涉及一種應(yīng)用于環(huán)氧樹脂的含硅氧鍵和DOPO結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)阻燃劑及其制備方法，屬于阻燃劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱固性樹脂具有優(yōu)異的抗腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性、熱力學(xué)性能等，表現(xiàn)出良好的綜合功能，是近年來塑料和橡膠工業(yè)中不可或缺的組成。環(huán)氧樹脂是特別具有代表性的熱固性樹脂，具有優(yōu)良的耐化學(xué)性、介電性能、機械性能和粘結(jié)性等，可作為膠黏劑、涂料、電子封裝材料、土建材料等，在電子、電氣、機械制造、航天航空、汽車軌道、化學(xué)化工、建筑冶金等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，環(huán)氧樹脂不僅極易燃燒且存在韌性不足等缺點，制約了其發(fā)展和應(yīng)用，因此，環(huán)氧樹脂的阻燃改性是環(huán)氧樹脂領(lǐng)域的研究熱點，具有十分重要的意義。

通過向環(huán)氧樹脂添加含鹵阻燃劑可以有效改善環(huán)氧樹脂的阻燃性能，但是含鹵阻燃劑在燃燒過程中會釋放有毒氣體，導(dǎo)致環(huán)境污染和健康問題，因此無鹵阻燃劑受到許多研究者的青睞。無鹵阻燃劑由于其高效、低毒的特性，被廣泛應(yīng)用在聚合物或者高分子材料中，無鹵阻燃劑改性的環(huán)氧樹脂在燃燒過程中不會分解釋放出有毒的鹵化氫或有機鹵化物，從而使生煙量和煙氣毒性降低，對處在火災(zāi)之中的人們逃生創(chuàng)造了更大可能。無鹵阻燃劑改性的環(huán)氧樹脂在火災(zāi)現(xiàn)場中可降低或者阻止火災(zāi)的發(fā)生和蔓延，降低火災(zāi)對能源、資源的浪費以及生態(tài)環(huán)境的破壞，對減少火災(zāi)中人員傷亡和財產(chǎn)損失具有非常重要的實際意義。但是隨著阻燃劑的添加卻會因為分散不均，團聚等原因?qū)е颅h(huán)氧樹脂的力學(xué)性能下降，限制了環(huán)氧樹脂在各種領(lǐng)域的應(yīng)用。同時，隨著阻燃劑研究的不斷深入，以及人類對環(huán)境和資源危機等問題認識的不斷深化，開發(fā)原料來源廣泛，尤其是含有生物質(zhì)等可再生資源，合成過程簡便、無污染，且與環(huán)氧樹脂分散性好，并且在賦予改性環(huán)氧樹脂優(yōu)異阻燃性能的同時，能夠同時兼具優(yōu)異熱穩(wěn)定和力學(xué)性能的阻燃劑是一個極具挑戰(zhàn)的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種應(yīng)用于環(huán)氧樹脂的生物質(zhì)阻燃劑及其制備方法，該阻燃劑以醛類化合物(香草醛及其衍生物)為原料，是一種可再生的生物質(zhì)材料，結(jié)構(gòu)單元中設(shè)計有Si-O柔性結(jié)構(gòu)，能夠提高改性環(huán)氧樹脂的韌性，賦予其良好的抗沖擊性能；仲胺能參與環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)，提高阻燃劑與環(huán)氧樹脂的相容性。同時，結(jié)構(gòu)中的P、N、Si等元素、DOPO和苯基剛性基團，又可賦予改性環(huán)氧樹脂良好的熱穩(wěn)定和阻燃性能。

本發(fā)明通過下述方案實現(xiàn)：一種應(yīng)用于環(huán)氧樹脂的生物質(zhì)阻燃劑：所述阻燃劑的結(jié)構(gòu)式如下：

其中，R＝3-羥基-4-甲氧基苯基或3-甲氧基-4-羥基苯基或3-甲氧基苯基。

一種應(yīng)用于環(huán)氧樹脂的生物質(zhì)阻燃劑的制備方法，其按照下述步驟進行：

步驟一、將醛類化合物溶于有機溶劑，在一定溫度條件下攪拌，緩慢滴加1,3-雙(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，滴加完畢后，在一定溫度下反應(yīng)一定時間，經(jīng)蒸餾、洗滌、真空干燥即可得到中間體，反應(yīng)方程式如下：

其中R＝3-羥基-4-甲氧基苯基、3-甲氧基-4-羥基苯基、3-甲氧基苯基；