[发明专利]一种低热释放、低烟、高阻燃环氧树脂材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低热释放、低烟、高阻燃环氧树脂材料及其制备方法，环氧树脂材料包括以下组分及重量份含量：环氧树脂40‑80份、无卤本质阻燃剂0.1‑20份及固化剂0.1‑20份；无卤本质阻燃剂包括DOPO类阻燃剂及协同阻燃剂，该协同阻燃剂包括三聚氰胺类阻燃剂或焦磷酸哌嗪类阻燃剂中的一种或两种；制备方法为：将环氧树脂与DOPO类阻燃剂混合并进行搅拌反应，之后加入协同阻燃剂并继续反应，再加入固化剂进行固化反应，即得到环氧树脂材料。与现有技术相比，本发明克服了传统环氧树脂材料易燃烧、热释放高、烟气释放高等缺陷，基于催化成炭、多源共效等作用，制备的环氧树脂材料可以达到V‑0级，pHRR下降了27.9％，且热稳定性高，力学性能优异，材料不含卤素、不迁移。

技术领域

本发明属于阻燃环氧树脂材料技术领域，涉及一种低热释放、低烟、高阻燃环氧树脂材料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是指高分子链结构中含有两个或两个以上环氧基团的一类热固性化合物，它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物，其通过与胺类、酸酐类固化剂进行交联反应，可以形成三维交联网络结构，用于多种形式的使用。由于环氧基团的化学活性，环氧树脂可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构环氧树脂。由于形成了三维的交联结构，使得其具有良好的热稳定性、化学稳定性、尺寸稳定性、力学性能、绝缘性、粘接性、成型加工性等，广泛应用于航空材料、电子元器件粘接材料、涂料、复合材料等领域。例如：航空领域用高性能树脂基复合材料，主要是碳纤维和芳纶纤维增强环氧树脂、多官能团环氧树脂等；电子电器领域的覆铜板主要使用的也是环氧树脂；环氧基团突出的粘接性使得其在涂料领域的用途也十分广泛。然而，环氧树脂的极限氧指数(LOI)只有20-22％左右，在空气气氛下极易燃烧，且燃烧后释放大量的热量和含苯类物质，严重危害人们的生命及财产安全。因此，阻燃环氧树脂材料的开发非常有必要。

阻燃剂按使用方法分为添加型阻燃剂和反应性阻燃剂。添加型阻燃剂主要是通过在可燃物中添加阻燃剂以发挥阻燃作用。添加型无卤阻燃剂作为已经工业化的阻燃形式，在环氧树脂材料中应用较为普遍，但其最终的阻燃制品存在喷霜、阻燃性能不持久等问题，特别是某些有机磷系阻燃剂，可能还存在增塑作用、降低树脂的玻璃化转变温度等弊端，对基材物理性能产生不利影响。反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性，其特点是对聚合物材料使用性能影响较小，阻燃性持久。现有的含卤阻燃环氧树脂虽然阻燃效果优异，但其C-卤键的键能较小，易产生断裂，在高温时会分解产生大量的卤化氢等酸性气体，严重危害人体健康。

发明内容

本发明的目的是提供一种低热释放、低烟、高阻燃环氧树脂材料及其制备方法。本发明中的本质阻燃环氧树脂材料具有高阻燃性能、高热稳定性、耐迁移性能、低热释放等性能，不仅可以在3.2毫米的试样厚度下可靠地满足UL94 V-0级阻燃，且热释放降低29％，CO释放量降低30％以上。本发明可以有效地解决环氧树脂的无卤阻燃等级不足、热释放量高及烟气释放量大等缺陷，所制得的材料可以应用于电子电器、航天、船舶等多个领域。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低热释放、低烟、高阻燃环氧树脂材料，该环氧树脂材料包括以下组分及重量份含量：环氧树脂40-80份(优选为50-80份)、无卤本质阻燃剂0.1-20份(优选为0.1-15份)及固化剂0.1-20份(优选为0.1-15份)；

所述的无卤本质阻燃剂包括DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)类阻燃剂及协同阻燃剂，该协同阻燃剂包括三聚氰胺类阻燃剂或焦磷酸哌嗪类阻燃剂中的一种或两种。协同阻燃剂可进一步包括其他阻燃剂(如锡酸锌等)。

进一步地，所述的环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂或环氧值为0.4-0.6的环氧树脂中的一种或更多种，所述的固化剂包括甲基四氢邻苯二甲酸酐、二氨基二苯基甲烷、间苯二胺、氨乙基哌嗪、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N,N-二乙氨基丙烷中的一种或更多种。