[发明专利]一种导热本征型阻燃木质素衍生物基环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导热本征型阻燃木质素衍生物基环氧树脂复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料技术领域。本发明获得了具有(1)和(2)所示的结构的木质素衍生物基含磷环氧树脂。本发明通过席夫碱键和含磷阻燃剂DOPO上的P‑H进一步反应，得到了本征型阻燃环氧树脂，然后将其与还原氧化石墨烯气凝胶GA、固化剂、商业环氧树脂混合制备得到复合材料，一方面提高了导热本征型阻燃环氧树脂复合材料的稳定性，防止阻燃剂的迁移，另一方面提高了阻燃性能以及力学性能。此外，该发明制备简单，生产成本低，制备的导热本征型阻燃环氧树脂原料是生物基可再生的木质素衍生物，可广泛应用于阻燃、电子电器等方面。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种导热本征型阻燃木质素衍生物基环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，对电子设备的需求逐渐增加。环氧树脂具有优异的电气绝缘性与热稳定性、耐腐蚀性、高粘接性以及力学性能，被广泛应用于电子封装材料。然而，商用环氧树脂通常为易燃材料，而且导热散热性能差，在其应用于电子封装材料时，无法发散电子元件产生的大量热量，严重影响使用稳定性，甚至导致自燃风险。此外，随着石油资源日益枯竭和环境污染，发展可持续和成本低的生物基高分子材料是必要的。生物基木质素衍生物是世界上第二大天然可再生资源木质素解聚而制备的，以木质素衍生物合成高分子材料不仅可以缓解石油资源的消耗，还可以降低对环境的污染。所以电子封装的应用对生物基环氧树脂的要求不仅具有优异的阻燃性能，还有具备高的导热性能，这对生物基环氧树脂的实际应用具有重要的实际意义。

工业上解决环氧树脂易燃问题的主要方法是添加一定量的阻燃剂来提高环氧树脂的阻燃性能，例如，有研究者通过功能化的石墨烯和六方氮化硼的协同效应提高环氧树脂复合材料的阻燃性能的同时增加导热系数，也有研究者制备了聚磷酰胺改性的石墨烯，通过共混方法制备改性石墨烯/Al₂O₃/环氧树脂环氧树脂复合材料，当添加10％Al₂O₃时导热系数提高了50％，极限氧指数提高了10％。然而，添加少量的阻燃剂无法获得理想的阻燃性能，添加过量的阻燃剂则会影响材料的力学性能、热稳定性以及阻燃剂的分散性，此外，外加型阻燃剂不稳定，会逐渐地迁移出去，从而影响材料的性能，限制了材料的应用领域。因此，制备导热本征型阻燃生物基环氧树脂复合材料对环氧树脂的广泛应用具有很重要的价值。

发明内容

[技术问题]

现有阻燃环氧树脂的导热性能差，且外加阻燃剂不稳定、易迁移以及影响阻燃材料的力学性能、热稳定性以及阻燃剂的分散性。

[技术方案]

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供一种导热本征型阻燃环氧树脂及其复合材料与制备方法。

首先，本发明提供了一种木质素衍生物基含磷环氧树脂，具有(1)和(2)所示的结构：

其次，本发明提供了上述木质素衍生物基含磷环氧树脂的制备方法，通过以下步骤制备得到：

步骤(1)：在无催化剂条件下，将二元胺和木质素衍生物溶于有机溶剂，加热至50～100℃反应1～5h；再加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)，继续在50～100℃反应1～5h，而后溶解、重结晶，固液分离后干燥即得到木质素衍生物基双酚；

步骤(2)：将步骤(1)得到的木质素衍生物基双酚和环氧氯丙烷、四丁基溴化铵在60～120℃反应下反应3～8h，然后冷却至20～35℃，加入NaOH溶液反应3～8h，而后溶解、萃取、旋蒸除去未反应原料和杂质，即可得到木质素衍生物基含磷环氧树脂。

在本发明的一种实施方式中，优选的二元胺为芳香二元胺，包括4,4’-二氨基二苯基甲烷、 4,4’-二氨基二苯基飒、对苯二胺中的至少一种。