[发明专利]一种硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高性能高分子材料的制备领域，具体涉及一种硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂的制备方法。

背景技术

环氧树脂具有良好的粘结性、机械性、电气绝缘性和耐化学腐蚀性，在电子电气产品、交通运输装备、涂料胶黏剂等许多领域应用广泛。但是普通环氧树脂的阻燃性能差，存在严重的火灾隐患。为了提高环氧树脂的阻燃性，往往填加含卤阻燃剂，但是由于含卤阻燃剂的毒性较大，阻燃过程中容易产生二次危害。因此，人们开始将目光从含卤阻燃剂转向有机磷阻燃剂。有机磷阻燃剂表现出极佳的阻燃特性，并且阻燃过程中产生的毒性物质少，成为环氧树脂阻燃的发展方向。

环氧树脂自身极性较大，不具有疏水性，加入有机磷阻燃剂会进一步降低环氧树脂的疏水性。研究发现，在雷电天气下，环氧树脂表面残留的积水容易引起闪烁与局部放电，轻则加快环氧树脂老化，重则会使整个环氧树脂零部件发生电击穿。另外水还是一种银纹引发剂，如果环氧树脂在高湿度环境下长期使用，其力学性能也将严重恶化。本发明以有机磷DOPO作为阻燃剂、以有机硅烷VTS作为疏水剂，制备同时具备优异阻燃性和疏水性的相容性优良、无毒、环保环氧树脂，不仅可以拓展环氧树脂的应用领域，而且具有重要的科学意义和明显的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂的制备方法。所制得的硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂具备优异的阻燃性和疏水性，且相容性优良、无毒、环保，符合当今人们对生态环境保护的要求，是一种理想的多功能环氧树脂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂，是以有机磷DOPO为阻燃剂，以有机硅烷VTS为疏水剂，通过化学键合的方法将DOPO和VTS接枝到环氧树脂上，即为所述硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂。

具体包括以下步骤：

将20~40 g DOPO-VTS、100~150 g DOPO 型环氧树脂、0.8~1.6 g 二月桂酸二丁基锡（DBTL）和0.5~4 g 去离子水加入到装有冷凝管的250 mL圆底烧瓶中，80~110 ℃搅拌反应2~6 h，再抽真空反应0.5~2 h，得到黄色胶状硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂（DV-m-DE）。

所述DOPO-VTS为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）化学键合乙烯基三甲氧基硅烷（VTS）而成，DOPO:VTS的摩尔比为1:1，参照钱小东等方法（含DOPO磷硅杂化阻燃剂的设计及其阻燃环氧与聚脲树脂性能的研究. 合肥: 中国科学技术大学, 2014年）。

所述DOPO 型环氧树脂以 DOPO 和 E-51 环氧树脂为反应原料制得，参照洪呈祥等方法（DOPO型环氧树脂的制备及阻燃性能研究. 胶体与聚合物, 2015, 33(1): 17-19）。

所制得的硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂还需进行固化处理，固化方法为：将100~140 g DV-m-DE、50~90 g固化剂和0.4~0.8 g催化剂加入到聚四氟乙烯烧杯中，40~80 ℃加热搅拌混合均匀后，倒入预热好的模具中，放入真空烘箱中除去气泡后升温固化，固化条件为：100~140 ℃保温1~3 h，130~170 ℃保温6~10 h，固化结束后固化物随炉冷却后，脱模取样。

所述固化剂为酸酐类固化剂，包括邻苯二甲酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、六氢苯酐和甲基六氢苯酐中的任一种。

所述催化剂为N,N-二甲基苄胺、N-苄基吡嗪六氟锑酸盐（N-benzylpyrazinium hexafluoroantimonate, BPH) 和N-苄基喹啉六氟锑酸盐（N-benzylquinoxalinium hexafluoroantimonate, BQH)中的任一种。

本发明的显著优点在于：

本发明采用化学键合的方法制备同时具备优异阻燃性和疏水性的硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂。所制备的环氧树脂的垂直燃烧等级达到V-0级，表面接触角提高到92.7°~106.3°，且环氧树脂内部没有明显的相分离，表明该环氧树脂具有优异的相容性。同时，所制备的环氧树脂无毒，符合当今人们对生态环境保护的要求，是一种理想的多功能环保环氧树脂。

附图说明

图1为本发明制备硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂（DV-m-DE）的路线图；

图2为本发明制得的硅烷疏水改性含磷阻燃环氧树脂（DV-m-DE）固化物的断面扫描电镜图；