[发明专利]一种本征阻燃腰果酚基胺基型固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种本征阻燃腰果酚基胺基型固化剂及其制备方法，其中本征阻燃腰果酚基胺基型固化剂的化学结构如下式(I)所示：本发明提供的本征阻燃腰果酚基胺基型固化剂来源于可再生资源腰果酚，具有分子量大、阻燃元素不易迁移析出、阻燃效率高等优点，且化学结构中同时含有刚性的苯环和柔性的不饱和C15烷烃链，具有较好的憎水性和柔韧性，克服了传统固化剂固化的环氧树脂不可再生、易燃、脆性大等缺点，有望完全替代传统固化剂的使用。

技术领域

本发明属于含磷生物基阻燃材料技术领域，具体涉及一种本征阻燃腰果酚基胺基型固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂作为最重要的热固性聚合物之一，由于其优异的性能，例如高机械强度和硬度、优异的电绝缘性、良好的热稳定性和耐化学性，长期以来被广泛应用于汽车、电子、航空航天、涂料、复合材料等领域。然而，由于交联密度相对较高，环氧树脂存在性脆、冲击强度低、抗裂纹形成能力差等缺陷，这限制了它们在大多数先进材料中的应用。因此，近几十年来，人们为增韧环氧树脂做出了一些努力，包括弹性体增韧法、纳米颗粒增韧法和热塑性增韧法。此外，环氧树脂具有高度易燃性，在燃烧过程中会释放出大量有毒烟气，严重限制了它们的广泛应用并且威胁着人们的生命安全。因此，在不牺牲其他理化性能的情况下，提高环氧树脂的韧性同时降低环氧树脂的火灾隐患具有十分重要的意义。

环氧树脂可以与固化剂等反应性化合物反应形成三维网络结构。众所周知，固化剂是环氧树脂固化不可缺少的组成部分。固化剂的种类很多，如多胺、酸酐、多原子酸、多酚、聚硫醇、聚咪唑等。然而，传统的固化剂通常来源于石油化工资源。随着温室气体的限制排放和化石燃料的日益减少，开发新型生物基阻燃固化剂十分必要。

在众多生物基材料中，腰果酚是一种从腰果壳液(CNSL)中蒸馏提取的农业副产品，由于其独特的结构和反应性而受到广泛关注。一方面，腰果酚的结构由刚性苯环和柔性不饱和C15烷烃链组成，决定了其“刚柔并济”的特点。另一方面，腰果酚结构中的不饱和双键和酚羟基也赋予其良好的反应性，这使得腰果酚在制备多功能化工产品方面具有巨大潜力。已有报道表明，腰果酚可以通过化学改性制备阻燃剂和增韧剂，但是基本上都是添加剂类型的，关于阻燃型腰果酚基固化剂的相关研究仍然很少。因此基于腰果酚制备出具有阻燃、增韧、力学强度较高的生物基环氧树脂材料，克服了传统固化剂固化的环氧树脂不可再生、易燃、脆性大等缺点，从而完全替代传统固化剂的使用，具有十分重要的意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种本征阻燃腰果酚基胺基型固化剂及其制备方法。本发明腰果酚基胺基型固化剂的化学结构中含有磷原子，磷原子能够发挥本征阻燃效应，不易迁移、析出；且腰果酚基胺基型固化剂的分子量较高，固化物具有相当甚至更高的交联密度、力学强度和增韧效果。

本发明本征阻燃腰果酚基胺基型固化剂，其化学结构如下式(I)所示：

式(I)中，R为下述四种结构中的任一种或几种的混合：

R₁选自以下结构中的任一种：

R₂选自以下结构中的任一种：

本发明本征阻燃腰果酚基胺基型固化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将腰果酚和缚酸剂溶于有机溶剂中，然后滴加含磷化合物，0～80℃下反应0.5～12小时，反应物过滤，滤液部分水洗，有机相采用旋转蒸发仪除去溶剂，得到含磷腰果酚基衍生物，其结构通式如下：

步骤2：将含磷腰果酚基衍生物、胺类化合物和甲醛在反应器中混合均匀，反应温度为80～120℃，反应时间为0.5～12小时，反应结束后减压蒸馏除去小分子物质，得到本征阻燃腰果酚基胺基型固化剂。