[发明专利]一种用于环氧树脂的叔胺型阻燃固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于环氧树脂的叔胺型阻燃固化剂及其制备方法。本发明采用DOPO，对羟基苯甲醛和N，N‑二甲基乙二胺为原料合成叔胺型阻燃固化剂，该叔胺型阻燃固化剂既含阻燃活性的磷杂菲基团又含固化活性的叔胺基团，集阻燃和固化功能于一体，将其用于阻燃固化环氧树脂中，能够获得阻燃效果和力学性能较好的环氧树脂材料。本发明合成工艺简单，周期短，后处理容易，易于控制和工业化生产。

技术领域

本发明涉及阻燃固化剂领域，具体涉及一种用于环氧树脂的叔胺型阻燃固化剂及其制备方法

背景技术

环氧树脂由于具有力学强度高、绝缘性好、耐热性、耐化学腐蚀性等特点被广泛应用于涂料、粘合剂、复合材料、绝缘材料等领域。然而，环氧树脂极容易燃烧，氧指数仅为20％左右，并且在燃烧过程中会释放大量的浓烟和有毒有害气体，因而限制了环氧树脂的应用领域。为此，提高环氧树脂的阻燃性能已成为当下研究材料性能的一大热点。

目前，对环氧树脂中阻燃剂的发展可认为几大类，主要包括卤系阻燃剂，和无卤系阻燃剂中的含氮阻燃剂、含磷阻燃剂，无机/纳米填料阻燃剂和有机/无机杂化阻燃剂。其中，卤系阻燃剂具有持久性和亲脂性的特点，但是相关的研究已证明卤系阻燃剂可以通过生物积累而传递到人类体内且对人类生命健康造成了很严重的威胁。因此探索和研发新型无卤阻燃剂已成为了聚合物阻燃研究的重点。

近年来，国内外公开报道的环氧树脂无卤阻燃改性研究主要集中在9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物和纳米材料(如石墨烯，金属氢氧化物)阻燃改性。然而，这类阻燃剂主要是以添加型的方式引入到环氧树脂中，会对环氧树脂的力学性能产生较大的破坏。叔胺作为常用固化剂和固化促进剂，在环氧树脂中具有非常广泛地使用，但目前还未有将其改性并单独作为阻燃固化剂报道过。

发明内容

本发明的目的在于解决环氧树脂易燃性和力学性能不能平衡的问题，提供一种用于环氧树脂的叔胺型阻燃固化剂及其制备方法，该叔胺阻燃固化剂可固化环氧树脂且环氧树脂固化物具有良好的阻燃性能和力学性能。

一种用于环氧树脂的叔胺型阻燃固化剂，其结构式如下：

所述用于环氧树脂的叔胺型阻燃固化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将对羟基苯甲醛、无水乙醇加入到安装有冷凝回流管、机械搅拌器和通氮气装置的三口烧瓶中；

2)待原料完全溶解后，逐滴加入N,N-二甲基乙二胺，滴加完毕后升温反应一段时间；

3)逐滴加入DOPO的乙醇溶液，滴加完毕后继续反应一段时间；

4)将所得溶液抽滤，收集滤饼并用乙醇洗涤2-3次，烘干，得到叔胺型阻燃固化剂。

步骤1)，所述对羟基苯甲醛与无水乙醇的用量比为60-120ml∶0.1mol。

步骤2)，加入的N,N-二甲基乙二胺与对羟基苯甲醛的摩尔比为1-1.2∶1。

步骤3)，加入的DOPO与对羟基苯甲醛的摩尔比为1-1.2∶1。

所述DOPO的乙醇溶液中乙醇的质量为DOPO的2-5倍。

步骤2)和3)的反应温度为50～80℃。

步骤2)的反应时间为4～8小时，步骤3)的反应时间为12～24小时。

步骤4)，所述烘干温度为75-85℃。

本发明的叔胺型阻燃固化剂可用于固化环氧树脂，其在环氧树脂中的添加量优选为5～15％。