[发明专利]一种功能化无机基质固化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种功能化无机基质固化剂，是利用纳米氧化矿物的抗菌能力、低成本及表面活性等性能，先用苹果酸改性得到表面接枝苹果酸的纳米级氧化镁，再与六氨基苯氧环三磷腈通过酰胺反应，在其表面接枝功能胺基基团，制得纳米级功能化无机类固化剂，并赋予固化剂阻燃性、抑烟性。将其加入环氧树脂后，既能起到固化环氧树脂的作用，又能起到阻燃抑烟的能力。

技术领域

本发明涉及一种功能化无机基质固化剂的制备方法，主要用于本征环氧树脂的制备。

背景技术

环氧树脂是一种使用非常广泛的热固性塑料，由于其高的耐热性、抗溶剂性、耐水性及耐化学性能，已被广泛应用在复合材料、包装材料、半导体包装及胶黏、打印线路板、粘合剂、涂料及各种器件中。但是，环氧树脂具有很低的阻燃能力，在空气中极易着火，这就大大限制了其应用领域和应用频次。

虽然含卤素的阻燃剂对提高环氧树脂的阻燃能力非常有效，但是含卤素的物质在燃烧时会释放毒气及腐蚀性气体，对人类和环境的健康极为不利。因此寻找无卤的高效阻燃剂是目前研究环氧树脂阻燃的迫切问题。无卤化合物中最有效的阻燃成分是含磷和氮的化合物，在燃烧时含磷化合物的性能类似于玻璃体的物质，紧紧覆盖在燃烧的残渣上面，隔绝燃烧的物质和空气。含氮化合物能够作为发泡剂，在燃烧时能够产生大量的惰性气体，可以稀释氧气浓度。含有胺基团的化合物对环氧树脂来说是一种高效的固化剂，也是一种有效地阻燃剂。

多聚磷酸铵是一种广泛使用的含磷阻燃剂，具有低毒、低发烟量、低成本及高效率等特点。但是要起到阻燃作用，多聚磷酸铵需要大量的添加，这样就会破坏材料的机械性能。金属氢氧化物或者金属氧化物也是一类很好的阻燃剂，但要达到阻燃的作用，同样需要大量添加，也存在破坏力学性能的问题。另外，纳米矿物直接添加到聚合物中，很难形成良好的分散，造成产品质量的不稳定。

为了解决添加型阻燃剂对复合材料机械性能造成的伤害，近年来本征阻燃型材料的发展成为了热点。本征性阻燃复合材料是将阻燃剂表面进行有机功能化改性，使其能够参与有机物的反应成为聚合物，这样即解决了其在高分子材料中的团聚问题，也能够增加材料的阻燃性及其它性能，如热稳定性等。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能化无机基质固化剂的制备方法，主要用于本征环氧树脂复合材料的制备。

一、功能化无机基质固化剂

本发明的功能化无机基质固化剂，是将氧化镁（MO）用苹果酸（MA）改性得到表面接枝苹果酸的纳米级氧化镁（MO-MA），再使纳米级氧化镁（MO-MA）与六氨基苯氧环三磷腈（HACP）通过酰胺反应，得到功能化无机基质固化剂（FCINs）。具体制备工艺如下：

（1）苹果酸改性氧化镁；以乙醇为介质，苹果酸与氧化镁在45~75℃下冷凝回流8~9h；过滤，用热乙醇洗涤至中性，真空干燥，得到苹果酸接枝的纳米氧化镁（MO-MA）。

苹果酸与氧化镁的质量比为1:1~1:5。

（2）酰胺反应制得功能化无机基质固化剂：以乙醇为溶剂，硼酸为催化剂，苹果酸接枝的纳米氢氧化镁（MO-MA）与六氨基苯氧环三磷腈（HACP）进行酰胺反应，得到功能化无机基质固化剂（FCINs）。

苹果酸接枝的纳米氧化镁（MO-MA）与六氨基苯氧环三磷腈（HACP）的质量比为1:1~1:10。催化剂硼酸的用量为六氨基苯氧环三磷腈质量的0.01~0.1倍。

酰胺反应的温度为50~80℃，时间为1~8 h。

二、功能化无机基质固化剂的结构分析

1、核磁谱图分析