[发明专利]一种耐高温、阻燃含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂及合成方法

说明书

一种耐高温、阻燃含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂及其制备方法。首先通过一锅两步法合成了含二氮杂萘酮结构的四官能度环氧树脂，即以含二氮杂萘酮结构的二胺单体、环氧氯丙烷为料，经第一步开环反应；再滴加氢氧化钠溶液进行闭环反应，最后经甲苯萃取、水洗得到目标单体。本发明涉及的另一个四官能度环氧树脂为四缩水甘油基‑4,4'‑二氨基二苯甲烷环氧树脂，将添加上述TEPZ树脂添加到TGDDM树脂中，添加固化剂，制备了TGDDM/TEPZ/固化剂复配环氧树脂。与纯树脂TGDDM相比，共混后的环氧树脂固化后玻璃化转变温度可达281℃，热稳定性提高，且冲击强度提高31.6％。本征阻燃，阻燃等级达到V1‑V0级。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，涉及一种耐高温、阻燃含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂及合成方法。

背景技术

环氧树脂因具备化学性质稳定、耐腐蚀性强以及便于加工成型等多方面优势而被广泛应用在电气绝缘材料、涂料、复合材料等领域。近年来，为满足航空、航天等高新技术领域的迅猛发展的需求，对环氧树脂的使用性能提出了更高要求，如耐热性、强韧性、耐水性、高阻燃性等。因此，世界各国均致力于开发高性能新型环氧树脂。目前，在开发高性能新型环氧树脂过程中，合成耐高温的环氧树脂已成为研究的重中之重。

就目前的研究水平而言，提高环氧树脂耐高温特性的主要途径主要有两大途径。其一，从分子结构设计入手，合成高官能度环氧并且引入耐高温刚性基团(苯环、芴基、三嗪环、杂萘基、金刚烷基、有机硅结构、杂原子化合物等)，增加环氧基数量合成多官能度环氧可提高交联密度，是目前提高耐热性较为成熟的方法之一。例如秋琪浩为改善环氧树脂的耐湿热性合成了系列含芴基环氧树脂及氨基芴固化剂；孔令强等采用二步一锅法合成了金刚烷基多官能团环氧树脂单体，具有较高的耐温性；徐双双等采用有机硅试剂对双酚型环氧树脂进行改性，制备了含有机硅环氧树脂，耐热性显著提高的同时力学性能也得到了显著提高。张文超等采用含磷的环氧乙烷化合物可以将磷以共价键的形式引入到环氧单体，赋予环氧单体较高的机械模量。其二，采用物理共混的方式，将无机纳米粒子材料填充环氧树脂以达到增加其耐热性的目的。目前研究较多主要是采用改性碳纳米管和较高表面活性的金属氧化物纳米粒子改性环氧树脂。

其合成方法主要分为两步：第一步，含有活泼H原子原子的单体(双酚、类双酚、醇、胺)与环氧氯丙烷在一定溶剂中发生开环反应；第二步，在上述混合体系中滴加一定浓度的碱溶液，发生闭环反应。

本专利所合成的环氧单体(TEPZ)，从环氧单体的分子结构入手，合成了四官能度环氧，在分子中引入刚性环二氮杂萘环结构，以提高交联固化产物的耐热性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是采用一锅两步法合成了含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂，与四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂(缩写为TGDDM) 相比，该四官能度环氧树脂的固化物具有较好耐热性。同时，提供了一种简便、易于操作的含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂的合成及精制制备方法。

本发明的技术方案：

一种耐高温、阻燃含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂的结构为：

其中，R1、R2、R3是氢、卤素取代基、苯基、苯氧基、烷基或烷氧基，烷基或烷氧基都含有至少1个碳原子，R1、R2和R3的结构相同或不同。

一种耐高温、阻燃含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂的合成方法，步骤如下：