[发明专利]一种无卤阻燃环氧固化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无卤阻燃环氧固化剂及其制备方法，包括有以下步骤：1)将HPM与对氨基苯甲酸和多聚甲醛按1:1:2的摩尔比加热反应，所得溶液经减压蒸馏，即得含羧基与马来酰亚胺结构的苯并恶嗪；2)利用DOPO的P‐H键的亲核加成性，将DPOP与步骤1)所得的含羧基与马来酰亚胺结构的苯并恶嗪，按照2:1的摩尔比加料，加热反应合成得到含有双分子DOPO结构的环氧树脂固化剂。本发明的环氧固化剂及其制备工艺相对于现有产品的优点：固化工艺简单，反应温度适中，有良好的阻燃效果，在空气中难烧蚀，产率高，操作简单；原料价格低廉，来源广泛。

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃环氧固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂作为一种重要的热固性树脂是一种无定形黏稠液体,能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，以其众多优异的性能在国民经济的各个领域中得到广泛的应用，环氧树脂加热条件下呈塑性，环氧树脂没有明显的熔点，受热容易变软，逐渐熔化而发黏，不溶于水，本身不会硬化，因此环氧树脂单独使用几乎没有实际应用价值，而只有和固化剂在适当的条件下反应生成三维网状结构的不溶不熔聚合物才有应用价值。固化剂的使用是与环氧树脂发生化学反应,环氧树脂逐渐固化，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中，然后具有各种优良的物理化学性能。同时固化剂的种类与固化性能，对环氧固化形成的聚合物性能的改善至关重要。

环氧树脂在国防军工以及民用领域都带来了极大的便利，但是环氧树脂也存在一定的缺点，比如可以燃烧，这在一定程度上增加了环氧树脂使用的风险。在环氧树脂改性过程中，添加型阻燃剂的使用，可以明显的提高环氧树脂的阻燃系数，但是添加型阻燃剂会随时间的推移导致迁移或者逃逸，以至于阻燃效率大大减少。在以往的添加型阻燃剂中，由于含卤素的阻燃剂制备方便价格便宜而被广泛使用，但是卤系阻燃剂在燃烧过程中会释放有害物质如二噁英等，造成二次伤害。磷系阻燃剂，以其阻燃效率高，烟尘少，成炭率高而成为关注的热点。因此，结合以上具有潜伏型的磷系阻燃固化剂与环氧树脂配料形成的单组份体系会成为以后的热门应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种无卤阻燃环氧固化剂及其制备方法，其具有固化的同时兼具优良的阻燃性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种无卤阻燃环氧固化剂，其结构式为

所述的无卤阻燃环氧固化剂的制备方法，包括有以下步骤：

1)将HPM与对氨基苯甲酸和多聚甲醛按1:1:2的摩尔比加热反应，所得溶液经减压蒸馏，即得含羧基与马来酰亚胺结构的苯并恶嗪；

2)利用DOPO的P‐H键的亲核加成性，将DPOP与步骤1)所得的含羧基与马来酰亚胺结构的苯并恶嗪，按照2:1的摩尔比加料，加热反应合成得到含有双分子DOPO结构的环氧树脂固化剂。

按上述方案，步骤2)所述的加热反应合成的具体工艺是：控制加热反应温度到85℃‐95℃，反应4h，然后升温至115℃‐125℃，反应4h，所得溶液减压蒸馏除去溶剂，得到的固体经洗涤、烘干即可。

按上述方案，步骤1)所述的HPM的制备工艺是：

a)将马来酸酐溶解于丙酮中，冰浴条件下逐渐加入等量摩尔的对氨基酚反应，得到悬浊液过滤烘干；

b)将步骤a)所得的产物溶于DMF与甲苯的混合溶剂中，加入对甲基苯磺酸作为催化剂，110℃反应8h，所得溶液减压蒸馏除去部分溶剂，将剩余溶液倒入大量的去离子水中，静置冷却，直到大量的固体析出，过滤并重结晶得到纯净的HPM。

按上述方案，步骤1)的反应溶剂为二氧六环。

按上述方案，步骤1)的反应温度是加热至80℃，反应8h。