[发明专利]一种无卤阻燃环氧树脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃环氧树脂组合物及其制备方法，属于阻燃技术领域。

背景技术

环氧树脂是一类重要的热固性聚合物，它的固化物具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能和粘结性能，因而被广泛的应用于航空航天、兵器、造船等领域，是国民经济发展中不可缺少的重要材料。然而，普通环氧树脂的极限氧指数只有19.8％，属于易燃材料，在空气条件下就能支持燃烧。因而研发出阻燃性能好，热稳定性高的环氧树脂已经成为国内外环氧树脂领域急需解决的问题。

目前，常用的环氧树脂阻燃剂根据阻燃元素的种类则可分为无机阻燃剂、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂、氮系阻燃剂等。无机阻燃剂虽然具有热稳定性好、不挥发、无毒、廉价等优点，但是它们阻燃效率过低，而且会严重影响聚合物体系的机械性能，使无机阻燃剂的使用受到了很大的限制。卤系阻燃剂燃烧时会释放大量的浓烟，并产生腐蚀性气体和有毒物质。这类危害人类健康和环境安全的阻燃剂正逐渐被世界各国禁用。

磷系阻燃剂在阻燃环氧树脂时是一类非常有效的阻燃剂，这是因为磷系阻燃剂可以同时在凝聚相和气相发挥阻燃作用。例如，9，10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂(DOPO)及其衍生物作为含磷阻燃剂阻燃环氧树脂近期受到国内外学者的关注。硅系阻燃剂阻燃的环氧树脂体系不仅具有较高热稳定性和阻燃性，还有低毒性、可提高固化物介电性能，增加耐候性、改善脆性，以及可降低固化物的玻璃态线胀系数、应力指数等优点。低聚硅倍半氧烷(包括笼型低聚硅倍半氧烷、梯型低聚硅倍半氧烷、无规低聚硅倍半氧烷)是一种具有纳米结构的有机无机杂化材料，根据结构的不同可以改善聚合物的力学性能，增加热稳定性和阻燃性能。低聚硅倍半氧烷作为一类新型的含硅阻燃剂在阻燃环氧树脂领域引起了广泛的关注。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种无卤阻燃环氧树脂组合物及其制备方法。

本发明的一种无卤阻燃环氧树脂组合物，包括环氧树脂、固化剂和阻燃剂，以无卤阻燃环氧树脂组合物的总质量计，各组份的质量百分含量为：

环氧树脂          50％～90％

固化剂            9％～40％

阻燃剂            1％～10％

上述的无卤阻燃环氧树脂组合物还可以包括固化促进剂、填料、有机溶剂中的一种或多种；其中，加入固化促进剂的质量小于等于加入的环氧树脂质量的1％，加入填料的质量小于等于加入的环氧树脂质量的50％，加入有机溶剂的质量小于等于加入的环氧树脂质量的15％。

其中环氧树脂为双酚A型环氧树脂；固化剂为二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、二苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、间苯二胺、双氰胺或酚醛树脂中的一种或几种；阻燃剂为含磷低聚硅倍半氧烷；固化促进剂为2-甲基咪唑、1-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑或2-苯基-4-甲基咪唑中的一种或几种；填料为氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、氧化镁、二氧化硅、硅灰石、碳酸钙、粘土、滑石或云母中一种或几种；有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、丁酮、环己酮、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙酸乙酯、乙醇、异丙醇、甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺中的一种或几种。

上述阻燃剂即含磷低聚硅倍半氧烷的结构通式为T_n(OH)_m，其中T＝RSiO_1.5-m/2n，含磷低聚硅倍半氧烷分子结构主要有两类：

(1)含磷笼型硅倍半氧烷：含磷笼型硅倍半氧烷的结构通式为T_n(OH)_m，其中T＝RSiO_1.5-m/2n，4≤n≤12，0≤m≤4，当n＝8，m＝0时，其结构式见式(1)，当n＝9，m＝1时，其结构式见式(2)：

(2)含磷梯型或交联的低聚硅倍半氧烷：含磷低聚硅倍半氧烷的分子结构为梯型或者交联结构，其结构通式为T_n(OH)_m，其中T＝RSiO_1.5-m/2n，n≥4，m≥0，当n＝8，m＝4时，其结构式见式(3)：

(3)上述的含磷低聚硅倍半氧烷中的R基团是R1，R2和R3基团之一或是其中任意两者的组合或三者的任意组合，其中R1，R2和R3基团的结构式为：

本发明的一种无卤阻燃环氧树脂组合物的制备方法，其具体制备步骤为：