[发明专利]含氮超支化聚磷酸酯及其无卤阻燃型环氧树脂

说明书

技术领域

本发明涉及含氮超支化聚磷酸酯及其无卤阻燃型环氧树脂。

背景技术

环氧树脂具有优良的力学性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热、耐寒、防水、防潮、防霉和优异的粘接性能等特点，可用做胶粘剂、浇注材料、涂料、封装材料、复合材料等，广泛应用于化工、轻工、机械、电子、家电、汽车、水利、交通及航天航空、生物医学、国防军工等领域，是一种对国民经济、科学技术和国防具有重要作用的高分子材料。但环氧树脂固化后耐候性差、质脆、耐冲击性能差、容易开裂，这使其应用领域受到限制，环氧树脂的增韧研究是扩大其应用领域的突破口。

现有技术中，环氧树脂的增韧的同时，强度一般要降低；环氧树脂无卤阻燃改性的同时，韧性一般要降低，难于找到合适的材料改性环氧树脂能综合提高各种性能，因此，为了满足实际应用的需求，低成本、高性能、高附加值的无卤阻燃环氧树脂的技术急需开发。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，提供一种含氮超支化聚磷酸酯及其无卤阻燃型环氧树脂，本发明以超支化聚磷酸酯取代传统环氧树脂的增韧剂，在增强增韧的同时，还具有明显的阻燃作用，本发明制备的无卤阻燃型环氧树脂工艺简单、成本低廉，机械强度高、阻燃效果明显，综合性能优异，可望在电子封装、覆铜板、灌封材料等领域得到广泛应用，将带来显著的经济效益。

本发明技术方案为：

1、含氮超支化聚磷酸酯的结构为：化合物A或C与三氯氧磷(B)反应脱氯化氢后的产物，

其中化合物A的结构式如下：

其中化合物C的结构式如下：

NH₂C_mH_2mNH₂或

式中的m，n，k分别为1、2、3、4、5或6，且含氮超支化聚磷酸酯分子量在1000-40000之间。

含氮超支化聚磷酸酯的制备方法为：通过以上化合物A或化合物C与三氯氧磷进行缩聚反应，脱除氯化氢而获得，具体过程为：在带搅拌器、温度计和加料装置的三口烧瓶中按照不同的摩尔配比如表1所示依次加入A结构或C结构的化合物与三氯氧磷，加入足够的二甲苯以使其反应物充分溶解，在搅拌的条件下升温至90～100℃，反应5小时之后，升温至140～150℃，加入与三氯氧磷等当量的碳酸钾做为捕酸剂，继续反应至体系中无气泡时停止反应，过滤，将滤液在140℃左右抽真空，得到淡黄色透明粘稠液体为含氮超支化聚磷酸酯，其分子量经凝胶渗透色谱(GPC)测试为1000～4000，选择不同结构的化合物的配比得到的含氮超支化聚磷酸酯如表1所示。

表1含氮超支化聚磷酸酯的结构

无卤阻燃型环氧树脂，包括以下按重量份计的组分：缩水甘油基型环氧树脂100份；表1中所述的分子量在1000～40000之间的含氮超支化聚磷酸酯2～30份；固化剂20～100份；固化促进剂0.5～5.0份。所述的缩水甘油基型环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、酚醛环氧树脂的一种或二种以上混合物。所述的固化剂为酸酐类固化剂。所述的固化促进剂为有机羧酸金属盐、乙酰丙酮金属盐、硼胺类、咪唑类、三苯基膦及其鳞盐的一种或二种以上混合物。

本发明的无卤阻燃型环氧树脂的制备方法是：将含氮超支化聚磷酸酯与缩水甘油基型环氧树脂按上述用量混合均匀，然后加入上述用量的固化剂和固化促进剂，搅拌均匀，即得到无卤阻燃型环氧树脂。将混合液浇铸在预制的模具中，在100℃烘箱中1h排除气泡，然后分别在120℃、140℃、160℃各固化2h，冷却至室温，放置24小时后按照相应的标准测试其各种性能。

树脂的拉伸强度按ASTM D638-91a标准测试，弯曲强度按ASTMD790M-92标准进行测试。冲击强度按ASTM D256-81标准采用简支梁法进行测试，断裂韧性按ASTM D5045-91a标准进行三点弯曲测试，极限氧指数按GB/T2406-1993测试。

由以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明以超支化聚磷酸酯取代传统环氧树脂的增韧剂，在增强增韧的同时，还具有明显的阻燃作用。

具体实施方式