[发明专利]一种高韧性、无卤阻燃真空导流环氧树脂组合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高韧性、无卤阻燃真空导流环氧树脂组合物及其制备方法，该树脂包括A组分和B组分，其中A组分为环氧树脂、活性稀释剂、苯并三氮唑膦酸酯、偶联剂；B组分为胺类固化剂、癸酸型苯并三氮唑膦酸酯、季碳α‑羟基的苯并三氮唑膦酸酯。苯并三氮唑膦酸酯为新型高效阻燃剂，首次用于环氧树脂组合物就显现出高阻燃效果。该环氧树脂固化物具有高冲击韧性和断裂伸长率，能用于各种大型复合材料部件的制造，满足纤维增强复合材料的真空导流成型工艺要求，集高韧性、轻质、阻燃、防腐于一体，可广泛地用于轨道交通、电工电子、航空航天、新能源、运动器材等对材料有高阻燃特性要求的领域，尤其适合轨道空调产品和风力发电叶片的真空导流成型。

技术领域

本发明涉及环氧树脂组合物领域，尤其涉及一种高韧性、无卤阻燃真空导流环氧树脂组合物及其制备方法，特别是涉及电工电子、航空航天、新能源、轨道交通、运动器材等对材料有高阻燃特性要求的无卤阻燃环氧树脂组合物及其制备方法。

背景技术

环氧树脂材料具有良好的耐腐蚀性能，粘结性能，低收缩率，与金属材料相比，具有质量轻、强度高等优点。但由于环氧树脂本身的化学结构决定了其冲击韧性、断裂伸长率和阻燃性能均较差；需要进一步说明的是，目前国内生产的环氧树脂组合物凝胶时间较短，而无卤阻燃型环氧树脂通常采用大量的固体金属氢氧化物阻燃剂，这类阻燃剂不溶于树脂体系，而且会造成树脂体系的粘度较大，从而限制其只适用于手糊成型工艺，还不能满足大型复合材料的真空导流成型要求，如：大型风电叶片、轨道空调产品的制造，所以科研人员通过对环氧树脂组合物的改性以期获得性能更好的产品。

为提高环氧树脂基复合材料的阻燃性能，通常需要在树脂体系中加入含卤素阻燃剂和/或无卤素阻燃剂。含卤素阻燃剂在高温裂解及燃烧时，会产生有毒、致癌物质。而无卤阻燃剂在燃烧时则不会产生多溴二苯并呋喃及多溴代二苯并二恶烷等致癌物质，被称为无公害阻燃剂。由此可见，研发一款新型、高力学性能、对环境友好的无卤阻燃型环氧树脂材料具有非常重要的现实意义。对于该类无卤树脂材料的研发完全符合国家十三五规划纲要中提出的发展绿色环保产业、材料等重大战略需求。

中国专利201010602588.X公开了一种由环氧树脂，反应稀释剂和硬化剂(胺和咪唑类化合物)组成的环氧树脂体系，23℃下的凝胶时间仅仅为10-60min，不适合手糊和导流大型部件。需要指出的是该发明专利所述的促进剂酚类化合物的毒性非常大，其与细胞原浆中蛋白质发生化学反应，进而侵入神经中枢，刺激脊髓，最终会导致全身中毒。

中国专利CN105315620A公开了一种环氧树脂增强层压绝缘型材。所述的阻燃剂大量的使用了无机阻燃剂，因此无法实现真空导流。而其采用的是热压工艺。热压工艺设备成本昂贵，加工成本高，能耗高，不适用于潜在周期短的产品的快速加工。

因此，对于寻找(1)一种能完全替代固体金属氢氧化物阻燃剂而且无毒或者低毒性阻燃剂应用于环氧树脂组合物，(2)具有高冲击韧性和断裂伸长率、阻燃性能较好的环氧树脂组合物；(3)具有适宜的凝胶时间和放热峰温度；(4)适应于真空导流成型工艺，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对(1)目前环氧树脂固化产物的冲击韧性和断裂伸长率较低；(2)环氧树脂组合物的凝胶时间较快，无法满足大型复合材料制造要求，如大型轨道空调产品和风力发电叶片的制造；(3)设计一种能完全替代固体金属氢氧化物阻燃剂而且无毒或者低毒性阻燃剂，与环氧树脂组合物有很好的相容性并能用于真空导流成型；(4)此外，一些现有技术中加入了不利于人体健康、不环保的原材料等问题。为此，我们提供一种原材料价廉易得，产品制备方法过程简单，清洁生产，环保、无“三废”产生，并且最终的固化产物具有高冲击韧性、断裂延伸率和阻燃性能佳的环氧树脂组合物及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高韧性、无卤阻燃真空导流环氧树脂组合物，该环氧树脂包括A组分和B组分，按重量份计，A组分和B组分的配比为100:28-100:32，其中，