[发明专利]一种超支化聚硅氧烷、制备方法以及组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程塑料中阻燃剂，更具体的说涉及一种有机硅树脂阻燃剂，本 发明还涉及一种有机硅树脂阻燃剂的制备方法及其含有有机硅树脂阻燃剂的组合物。

背景技术

工程塑料成型中采用了大量的阻燃剂，如含卤素化合物、硼衍生物、金属氧化物、 含磷化合物等，可以单加或复配。然而，含氯和溴的阻燃材料在燃烧时易放出具有刺激性和 腐蚀性的卤化氢气体，卤素阻燃剂已经逐渐受到限制；为了避免使用传统的卤系阻燃剂对 环境带来的危害，人们现在致力于开发无卤阻燃剂。常用的含磷、氮类阻燃的化合物，又会 导致生态问题。近年来，利用磷硅阻燃剂之间的协同效应，制备出磷硅协同助燃体系来改善 环氧树脂受到科学家的青睐。当磷硅阻燃剂使用时，在高温燃烧下，磷会催化反应成炭，而 硅起增加生成的炭层的热稳定性，来发挥磷硅的协同阻燃效果。并且用硅氧烷取缔硅烷时， 磷硅协同的阻燃效果会进一步加强，因为硅氧烷会反应生成SiO₂保护层，阻止炭层的氧化， 使炭层更稳定。

塑料工业2005年公开张利利等人利用1-氧代-1-磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双 环辛烷(PEPA)和纳米SiO₂添加到环氧树脂进行研究，发现PEPA和SiO2在不同添加量下阻燃 效果有很大变化，环氧树脂的LOI与磷硅的质量分数有一定的线性关系，这就说明磷硅之间 的协同阻燃可以很好地改善环氧树脂的阻燃性。在PEPA单独使用时，磷元素的质量分数为 2.58％之前，环氧树脂的LOI会随磷的含量有较快的增加。但当磷元素的质量分数在2.58％ 至3.44％时，环氧树脂的LOI基本不变，只增加了1％。当PEPA和SiO2一起使用时，磷含量为 3.44％及硅含量为0.93％时，环氧树脂的LOI相对PEPA单独使用时增加了1.5，这就说明，磷 硅的协同效应可以增加阻燃效果。同时，他们通过燃烧测试，发现磷硅协同阻燃剂的炭层出 现的相对来说快一点，而且环氧树脂的热分解温度相对来说高很多。最终，实验得PEPA和 SiO2通过改变添加量使环氧树脂的氧指数的由19.8升高到26.5，垂直燃烧可达到UL94V-0 级。

发明内容

本发明的目的是提供一种超支化聚硅氧烷，作为阻燃剂，通过其中的含磷和硅基 团达到磷硅协同阻燃，以提高阻燃效果。

本发明的另一目的是提供一种超支化聚硅氧烷的制备方法。

本发明的还有一目的是提供一种包含超支化聚硅氧烷的组合物。

本发明的一种超支化聚硅氧烷，结构式如(Ⅰ)所示：

本发明的超支化聚硅氧烷超支化聚硅氧烷的制备方法：

a.将环氧基的硅氧烷和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物放入安装有搅 拌器、温度计及回流冷凝管的反应器中，在25～60℃下搅拌30分钟；

b.然后加入三苯基膦，在100℃-120℃下搅拌反应8小时；

c.将温度降低至60℃后向三颈瓶中加入甲氧基的硅氧烷、水，以及氨水，搅拌反应 4.5小时；

d.最后再加入适量的1-氯三甲基硅烷反应1小时,结束后将所得产物置于装有正 己烷的烧杯中沉淀分层，收集下层溶液除去未反应的物质，将下层溶液进行旋蒸，直到无杂 质蒸出，最后得到橙黄色粘稠液体产物。

本发明的超支化聚硅氧烷的制备方法，其中，环氧基的硅氧烷与甲氧基的硅氧烷 的摩尔比例1：1～1：1.5。本发明的超支化聚硅氧烷的制备方法，其中，环氧基的硅氧烷和甲 氧基的硅氧烷与9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的比例1：0.5～1：1。

本发明的超支化聚硅氧烷的制备方法，其中，所述的环氧基的硅氧烷为γ-缩水甘 油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

本发明的超支化聚硅氧烷的制备方法，其中，甲氧基的硅氧烷为二甲基二甲氧基 硅烷。

本发明的一种包含超支化聚硅氧烷的组合物，主要组成为：以重量份数计，

环氧树脂100重量份，

超支化聚硅氧烷8.5-80重量份，

4,4-二氨基二苯基甲烷20重量份。

本发明的超支化聚硅氧烷的组合物，其中，环氧树脂为缩水甘油醚类、芳香族或脂 肪族环氧树脂。

本发明的超支化聚硅氧烷的组合物，其中，环氧树脂为酚醛环氧树脂。

本发明具有以下有益效果：