[发明专利]阻燃环氧树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂组合物，特别涉及一种阻燃环氧树脂组合物。

背景技术

双酚A型环氧树脂具有优良的综合性能，如工艺性能好、较高的机械强度、良好的粘结性能等，因而作为制备纤维增强复合材料的基体树脂得到了广泛应用。但因其脆性大，耐冲击性能差，应用时一般需要对其进行增韧改性。此外，双酚A型环氧树脂容易燃烧，在复合材料要求阻燃时，需要提高其阻燃性能。为提高材料的阻燃性，通用的方法是添加阻燃剂。阻燃剂一般分为有机和无机两大类，有机类包括卤系（溴系及氯系）、卤-磷系等；无机类包括硅系、锑系、铝系、镁系、硼系、钼系等。为了获得较好的阻燃性能，通常的作法是将有机阻燃剂和无机阻燃剂并用。卤系阻燃剂的阻燃效率较高，材料中所需的添加量也较少，目前常用的含溴阻燃剂有十溴联苯醚、四溴丁烷、六溴环十二烷、四溴双酚A、四溴双酚A环氧树脂等。对于环氧树脂，最常用的有机阻燃添加剂是四溴双酚A和四溴双酚A环氧树脂。2003年，欧盟公布了WEEE和RoHs两个法令，将卤素阻燃剂的毒性与环境问题的争论推向高潮，但最近欧盟正式批准四溴双酚A用于全球70%的电器和电子设备的电路板和塑料部件中。

作为基体树脂应用时，一般是将增强纤维浸渍在环氧树脂组合物中制成预浸料片材产品。对于中温固化的双酚A环氧树脂/双氰胺类固化剂组合物，当使用四溴双酚A作为阻燃添加剂时，有如下缺点：四溴双酚A很难与环氧树脂发生化学反应，属于添加型阻燃剂，因此环氧树脂固化物的力学性能会随着四溴双酚A的加入而变差。此外，四溴双酚A的酚羟基能够促进环氧树脂的固化，从而降低预浸料的储存稳定性。当使用四溴双酚A环氧树脂作为阻燃添加剂时，四溴双酚A环氧树脂可以与固化剂发生交联反应，但固化物的韧性比较差，需要添加较多的增韧剂，往往导致工艺性能、耐热性变差。

本发明人发现，在使用四溴双酚A对双酚A环氧树脂/双氰胺类固化剂组合物进行阻燃改性时，加入一定量的对氨基苯酚三缩水甘油环氧树脂（AFG-90，结构式如下所示）可以大幅度提高固化物的韧性。本发明人经系统研究发现，取得上述效果的机理在于AFG-90和四溴双酚A有较高的反应活性，AFG-90与四溴双酚A的反应活性高于其与固化剂双氰胺的反应活性，因此，在环氧树脂固化前，四溴双酚A全部和AFG-90反应。上述反应可带来以下好处：首先，相当于环氧树脂进行了扩链，增大了环氧树脂的分子量，降低了固化物的交联密度，从而得到韧性优良的树脂固化物，因此，四溴双酚A在作为阻燃改性剂的同时，起到了增韧剂的作用，环氧树脂组合物中不需另外添加增韧改性剂或只需要添加少量的增韧改性剂。其次，四溴双酚A的酚羟基全部反应，不会影响树脂的储存稳定性。

对氨基苯酚三缩水甘油环氧树脂（AFG-90）

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良的阻燃性能、优良的力学性能和优良的加工工艺性能的阻燃环氧树脂组合物；该组合物适合于制备玻璃纤维或者碳纤维增强阻燃环氧树脂预浸料。

本发明的阻燃环氧树脂组合物是以双酚A型环氧树脂的重量份为基准，所述组合物的组成及含量为：

所述的双酚A型环氧树脂是环氧值为0.20～0.54的固体或液体环氧树脂所组成的组中的至少一种。综合考虑力学性能和加工工艺性能，较佳的选择为环氧值为0.35～0.45的液体环氧树脂。

根据对固化物阻燃性能的具体要求，所述的四溴双酚A的用量为15～60重量份，其较佳的用量范围为40～55重量份。如果用量低于15重量份，固化物的阻燃效果差、韧性差；如果用量高于60重量份，固化物的烟密度较大，固化物的力学性能下降。

所述的对氨基苯酚三缩水甘油环氧树脂（AFG-90），其用量由四溴双酚A的用量确定。所述的对氨基苯酚三缩水甘油环氧树脂（AFG-90）的用量范围为10～85重量份。AFG-90与四溴双酚A的重量比为1：0.5～1：3，较佳的范围为1：0.7～1：1.5，最佳的范围为1：0.72～1：1.2。如果重量比大于1：0.5或者小于1：3，将会导致固化物韧性降低，或者工艺性和储存稳定性降低。

所述的双氰胺类化合物是双氰胺或者改性双氰胺。双氰胺类化合物的用量为5～20份，较佳的用量为10～19重量份，最佳的用量为12～18重量份，如果用量小于5重量份，将会导致环氧树脂固化不完全，固化物力学性能降低；如果用量大于20重量份，将会导致储存稳定性能和固化物力学性能降低。