[发明专利]一种N,N’-二(亚甲基膦酸金属盐)-哌嗪/环氧树脂复合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种N,N’‑二(亚甲基膦酸金属盐)‑哌嗪/环氧树脂复合物及其制备方法，属于材料制备的技术领域。本发明先合成N,N’‑二(亚甲基膦酸)‑哌嗪，再制备不同种类的N,N’‑二(亚甲基膦酸金属盐)‑哌嗪，并以其作为阻燃剂，制备出N,N’‑二(亚甲基膦酸金属盐)‑哌嗪/环氧树脂复合物。该复合物包括以下重量份含量的组分：双酚A型环氧树脂70‑90份，N,N’‑二(亚甲基膦酸金属盐)‑哌嗪1‑7份，固化剂25‑40份。本发明制备出的环氧树脂复合物不仅具有优异的阻燃性能，还能够基本保持环氧树脂本身较好的力学性能。

技术领域

本发明属于材料制备的技术领域，特别是涉及一种N,N’-二(亚甲基膦酸金属盐)-哌嗪/环氧树脂复合物及其制备方法。

背景技术

环氧树脂（EP）是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。凭借其粘结性好、化学稳定性高、热稳定性好、电绝缘优异、机械性能良好等优点，被广泛应用于粘合剂、复合材料、电子器件等领域。然而，环氧树脂的易燃性在很大程度上制约了其在一些领域中的应用，如当其应用于电子电气、建筑等领域时需要对其进行阻燃处理。传统的卤素阻燃剂燃烧时会产生大量有毒有害气体；金属氢氧化物以及无机阻燃剂添加量通常较大，严重影响了环氧树脂的力学性能；DOPO及其衍生物在环氧树脂中阻燃效果较好，但其阻燃环氧树脂燃烧时发烟量进一步增加。近年来，随着人们环保意识的增强，以及对阻燃剂性能要求的提高，新型环保、高效的环氧树脂阻燃剂的研发越来越引起人们高度重视。

有机膦酸金属盐作为一种新型阻燃剂受到广泛关注，如二乙基次磷酸铝（ADP），甲基乙基次磷酸铝（AMP）等。根据文献报道 ，ADP和AMP的加入可以一定程度上提高环氧树脂的阻燃性能。然而，这类膦酸盐的阻燃效率较低，通常需要20%以上的添加量才能达到较高的阻燃效果，高比例的添加会导致环氧树脂自身的力学性能降低。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种N,N’-二(亚甲基膦酸金属盐)-哌嗪/环氧树脂复合物及其制备方法，该方法制备出来的复合物不仅具有有优异的阻燃性能，还能够基本保持环氧树脂本身较好的力学性能。

本发明通过以下技术方案来实现：一种N,N’-二(亚甲基膦酸金属盐)-哌嗪/环氧树脂复合物，按照质量份数比包括以下组分：

双酚A型环氧树脂70-90份，N,N’-二(亚甲基膦酸金属盐)-哌嗪1-7份，固化剂25-40份。

在进一步的实施例中，所述N,N’-二(亚甲基膦酸金属盐)-哌嗪选自N,N’-二(亚甲基膦酸铜)-哌嗪、N,N’-二(亚甲基膦酸铝)-哌嗪、N,N’-二(亚甲基膦酸锌)-哌嗪、N,N’-二(亚甲基膦酸锡)-哌嗪中的一种或多种。

在进一步的实施例中，所述固化剂选自芳香族胺类固化剂、脂环胺类固化剂、杂环胺类固化剂或酸酐类固化剂中的一种或多种。

在进一步的实施例中，具体包括以下步骤：按配比称取双酚A型环氧树脂、N,N’-二(亚甲基膦酸金属盐)-哌嗪和固化剂，搅拌混合均匀后，加入模具中，遇高温下分段固化即得。

在进一步的实施例中，所述固化的温度为150℃-200℃，固化的时间为4-6小时。

在进一步的实施例中，所述N,N’-二(亚甲基膦酸金属盐)-哌嗪的制备方法具体包括以下步骤：

步骤一、将哌嗪、亚磷酸和浓盐酸混合倒入反应容器；

步骤二、分批次向反应容器内加入多聚甲醛，并回流；

步骤三、冷却过滤得到N,N’-二(亚甲基膦酸)-哌嗪；

步骤四、将N,N’-二(亚甲基膦酸)-哌嗪溶于氢氧化钠溶液中，调节溶液pH至5-6；