[发明专利]一种磷硅改性脂肪胺类固化剂及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种磷硅改性脂肪胺类固化剂及其制备方法、应用，属于阻燃聚合物材料技术领域。本发明公开了一种磷硅改性脂肪胺类固化剂，所述固化剂中含有0.5‑30％的磷和0.1‑30％的硅；本发明还公开了一种磷硅改性脂肪胺类固化剂的制备方法及一种包括环氧树脂和磷硅改性脂肪胺类固化剂的阻燃环氧树脂固化物。

技术领域

本发明属于阻燃聚合物材料技术领域，涉及一种磷硅改性脂肪胺类固化剂及其制备方法、应用。

背景技术

环氧树脂是一种性能优良的热固性合成树脂，为无色半透明的热固性轻质通用塑料，具有优异的综合性能，如防潮防腐蚀、耐溶剂和耐化学性、优异的电气和机械性能和对许多基材的良好粘结性，使得环氧树脂在胶黏剂、涂料、电子电器材料、工程塑料和复合材料等众多领域得到广泛的开发应用。并且环氧树脂作为当前使用最为广泛的热固性材料，特别是以脂肪胺类作为固化剂制备的环氧树脂，因其具有较低的固化温度，且固化时间短，同时具有优异的粘结性能，在各大工业领域有着诸多应用。然而，由于其比利用芳香族固化剂制备的环氧树脂及其它热固性塑料更易燃，成炭效果更差，且燃烧会释放出大量的热量和毒性烟气，且其韧性也较差。因此，对脂肪胺类固化剂进行阻燃改性，具有重要的实际应用价值和研究意义。

含磷阻燃剂是目前应用较广泛的一类无卤阻燃剂，其具有低烟低毒，较高的阻燃性能以及较好的热稳定性，因此在聚合物阻燃改性中得到广泛应用。中国专利申请文本(公开号：CN110760163A)公开了一种无卤阻燃环氧树脂复合物及其应用，但是其阻燃剂添加量在3.7-16％时，才能达到UL-94V-0等级。此外，其阻燃剂无法有效提高环氧树脂的抑烟性能，并且填量增大对力学性能影响较大，造成环氧树脂难以应用。中国专利申请文本(公开号：CN111116989A)公开了一种反应型阻燃剂及其制备方法和应用,该发明将甲基磷酸二甲酯、对苯二甲醛与催化剂和溶剂反应，得到其所述反应型阻燃剂用于阻燃环氧树脂，但是其并未考虑环氧树脂的韧性，导致其应用领域受限。因此，进一步优化脂肪胺类固化剂的改性手段，同时保证其制备的环氧树脂具有无卤环保、阻燃效率高、抑烟性能优异和力学性能均衡的特点，已成为阻燃聚合物技术领域的迫切需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具有多种阻燃元素的磷硅改性脂肪胺类固化剂，并与环氧树脂结合制成力学性能较好的阻燃环氧树脂。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种磷硅改性脂肪胺类固化剂，其特征在于，所述固化剂中含有0.5-30％的磷和0.1-30％的硅。

作为优选，所述固化剂的原料包括脂肪胺、酸反应试剂、二氯硅烷化合物、有机磷杂菲化合物。

进一步优选，所述脂肪胺、酸反应试剂、二氯硅烷化合物的质量比为1：(0.3-3)：(0.5-3)。

作为优选，所述脂肪胺为聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、四乙烯基丙胺中的一种或多种。

作为优选，所述酸反应试剂为三乙胺、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。

本发明加入酸反应试剂的目的是除去反应中生成的盐酸，避免其对反应体系的影响。

作为优选，所述二氯硅烷化合物为含有两个活性氯的含硅化合物，包括甲基乙烯基二氯硅烷、乙烯基二氯硅烷、二氯二苯基硅烷中的一种或多种。

作为优选，所述有机磷杂菲化合物为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物。

本发明也公开了一种磷硅改性脂肪胺类固化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、将脂肪胺溶于有机溶剂，在搅拌条件下，依次加入酸反应试剂、二氯硅烷化合物，反应后过滤、旋蒸，得含硅脂肪胺固化剂；