[发明专利]一种阻燃氰酸酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃高分子材料及其制备方法，具体涉及一种阻燃树脂及其制备方法。

背景技术

高性能树脂是众多尖端工业领域的重要基础材料。突出的耐燃性、良好的力学性能是传统的高性能树脂的性能特点，但是它们的固化温度较高、韧性不足、且阻燃性低。随着科技的迅猛发展，对高性能树脂提出了更多更高的要求，具体表现为在保持突出耐热性的基础上，具有较低的固化温度、良好的韧性与突出的阻燃性。因此，人们展开了大量的研究工作，目前主要集中在以某些耐热树脂为基础开展改性研究。

碳纳米管(CNT)是一类纳米材料，以其独特的结构与特性受到人们的普遍关注。随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来，研究表明，碳纳米管具有一定阻燃性，但是，单纯使用碳纳米管作为阻燃剂，存在几个问题。首先，阻燃机理单一而导致阻燃效率低；其次，添加量较大，一般要达到5～10wt%。

磷系阻燃剂以其特有的固相成碳和质量保留机理及部分气相阻燃机理，在阻燃过程中不仅能降低材料的热释放速率，提高阻燃效果，还克服了卤系阻燃剂燃烧时易放出有刺激性和腐蚀性的卤化氢气体，以及大量有毒烟气的缺点，是卤素阻燃剂的主要替代品，同时也成为了阻燃剂研究开发的重要发展方向之一。但是含磷阻燃剂一般在聚合物机械性能方面没有产生改性作用，而且还会影响到聚合物的耐热性。文献报道了将三氯氧磷、季戊四醇与4’4-二氨基二苯基甲烷合成的膨胀型阻燃剂PDSPB接枝在碳纳米管上，发现改性CNT可以提高ABS的阻燃性（参见文献：Hai-yun Ma, Li-fang Tong, Functionalizing Carbon Nanotubes by Grafting on Intumescent Flame Retardant: Nanocomposite Synthesis, Morphology, Rheology, and Flammability，Advanced Functional Materials, 2008, 18, 414-421）。但是该改性CNT没有活性基团，因此，不能在聚合物中有效分散，不仅不易获得良好的力学性能，且阻燃性不能充分发挥。同时，膨胀型阻燃剂PDSPB为较长的直链性聚合物，致使经PDSPB接枝的碳纳米管改性后的ABS的残炭率降低；此外，所接枝的三氯氧磷、季戊四醇与4’4-二氨基二苯基甲烷合成的膨胀型阻燃剂PDSPB的含磷量低，导致阻燃性的提高幅度不大。 需要说明，三氯氧磷毒性大、危险性高，在潮湿的空气中能迅速水解，形成盐酸雾，甚至爆炸。因此，在高度关注安全生产和绿色环保的今天是不利的。

氰酸酯树脂通过聚合可以生成具有高耐热性、优良电性能的三嗪环，因而以往被广泛用作复合材料、粘接剂、电气用绝缘材料、电气电子部件等功能性高分子材料的原料。作为热固性树脂，氰酸酯与其他热固性树脂具有类似的缺点，即脆性大、固化温度较高、阻燃性低。相关的改性研究较多，但是如何获得同时克服了氰酸酯树脂的上述缺点的改性树脂依然缺乏。

    发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种同时具备突出的耐热性与高韧性、较低的固化温度和优良的阻燃性的氰酸酯树脂及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种阻燃氰酸酯树脂，按重量计，它由100份氰酸酯和0.25～3份含磷杂菲结构碳纳米管组成。

上述阻燃氰酸酯树脂的制备方法，包括如下步骤： 

（1）按质量比30：1～36：1，将浓度为60～75wt%的硝酸与碳纳米管混合，再在60～80℃的温度条件下回流24～48小时，冷却后用去离子水稀释，抽滤，洗涤处理至中性，烘干后得到酸化后的碳纳米管；

（2）按质量比，将1份酸化后的碳纳米管与10～15份溶剂A混合，超声处理0.5～1小时后得到均匀的悬浮液；将20～30份环氧树脂分散在60份溶剂A中，加入0.01份催化剂三苯基磷，超声处理0.5～1小时后加入到上述悬浮液中，在温度为60～80℃的条件下反应12～36小时，再经洗涤，过滤，烘干后，得到环氧功能化的碳纳米管；所述的溶剂A为能溶解环氧树脂且沸点高于80℃的溶剂；所述的环氧树脂为分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物；