[发明专利]一种阻燃型含硅液体脂环族环氧树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃型液体脂环族环氧树脂及其制备方法，特别涉及一种含硅的阻燃型液体脂环族环氧树脂及其制备方法。 

背景技术

脂环族环氧树脂因其具有较高的玻璃化转变温度、较低的粘度、较好的耐紫外线能力而广泛应用于油漆、涂料、油墨、高压绝缘材料、反应性稀释剂、酸裂解剂、电子元器件封装料和印刷电路板基体树脂等工业领域。但是脂环族环氧树脂(如ERP-4221)的显著缺点就是阻燃能力较差，极限氧指数(POI)较低，仅为19.8，容易引起火灾，为此必须对环氧树脂进行阻燃处理。 

现代生活中火灾的危险性日益为人们所关心和重视，降低聚合物的可燃性早已是材料领域研究的目标。工业上广泛采用的改善环氧树脂阻燃性能的方法是加入一定量的阻燃剂，使环氧树脂具有难燃性和自熄性。目前所使用的阻燃剂主要包括无机阻燃剂，如氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸胺、单质红磷、硼酸盐种。这种阻燃剂具有阻燃效果好，无毒，低烟的优点。但是无机阻燃剂的加入对聚合物基体的力学性能、电性能、粘度等造成较大的影响。另一种常用的阻燃剂是含卤素种阻燃剂如四氯双酚A、全氯环戊癸烷、十溴二苯醚、四溴双酚A种等。这种阻燃剂具有阻燃效率高，价格适中，品种多，适用范围广。但这种含卤素阻燃剂的毒性历来受到关注，因其受热产生卤化氢、燃烧产生剧毒物质二恶英、燃烧时发烟大，由此造成的环境污染问题日益受到人们的重视。欧盟在2006年8月13日实施的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质的 指令》中已经明令禁止在电子产品中使用多溴二苯醚、多溴联苯醚种阻燃剂。 

出于环境保护的要求，世界各国尤其发达国家，正在寻求不含卤素的阻燃环氧体系。目前无卤阻燃环氧树脂研究方向主要有磷系、氮系和硅系阻燃环氧体系。其中磷系阻燃环氧体系具有较高的阻燃效率，曾有研究表明在一定的环氧体系磷含量仅为2％，即可达到UP94-V0阻燃等级，而卤素含量要达到9-23％才能达到同等阻燃效果。氮系阻燃环氧体系其优点在于无毒、低烟。但其单独使用阻燃效率低，聚合物需有较高的含氮量才能达到理想的阻燃效果，通常用于与其它阻燃体系结合使用。硅系阻燃环氧体系是一种公认的环境友好型阻燃环氧体系。研究表明，环氧体系添加少量的硅元素可以提高材料的阻燃性，目前部分有机硅系阻燃剂已经在发达国家商品化，如美国GE公司开发的SFR-100树脂是一种黏稠的硅烷聚合物；美国Dow Corning公司开发的一种阻燃型含硅环氧树脂Dow Corning RM4-7501都可以作为环氧树脂的添加型阻燃剂使用。但这种添加型阻燃剂与环氧树脂由于存在分散性和界面相容性的问题，大量添加会导致环氧树脂的热学性能和力学性能较大的降低。通过化学键将硅元素引入到环氧树脂分子结构中，制备的本体阻燃型环氧树脂可以很好解决上述问题。专利JP 2007-9086A，US 5057358A，EP0574264A3提供了一种含不同分子链长硅氧烷结构的脂环种环氧树脂，主要由一系列含双硅氢键的有机硅氧烷与具有端烯烃的单官能脂环环氧单体进行单端加成得到。但这种环氧树脂由于其原料价格原因，目前应用仅局限于某些特殊场合。 

随着人们环保意识的提高，以及欧美等发达国家对某些卤素种阻燃剂的名令(如欧盟颁布的WEEE和ROHS指令)禁止，以硅系，磷系为代表的无卤阻燃型环氧树脂的开发将成为学术界和工业界研究的热点，具有重要的环保价值及经济意义。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种多官能团的液体含硅烷结构脂环族环氧树脂及其合成方法。将含硅的化学基团通过化学键引入到环氧树脂的分子结构中，制备了本体具有阻燃性的无毒，低烟型环氧树脂。 

本发明提供的一种含硅脂环族环氧树脂的结构式如下： 

其中R₁为C₀-C₁₂的烷基或芳基，R₂为C₀-C₁₂的烷基或芳基，但同时R₁和R₂均不为C₀的烷基或芳基；p为0-2的整数，m为0-2的整数，n为2-4的整数，p、m、n三者之和为4。 

当p＝0、m＝0、n＝4时，所述环氧树脂具有如下结构： 

当R₂＝C₆H₅、p＝0、m＝1、n＝3时，所述环氧树脂具有如下结构：