[发明专利]一种磷氮阻燃环氧树脂的制备方法

说明书

一种磷氮阻燃环氧树脂的制备方法，本发明涉及一种磷氮阻燃环氧树脂的制备方法。本发明的目的是为了解决现有对环氧树脂阻燃改性的阻燃剂添加量过高，并影响环氧树脂力学性能和热稳定性的问题。本发明方法为：制备三聚氰胺甲醛预聚体；制备三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵，然后和纳米碳酸钙混合，得到阻燃剂；制备环氧树脂固化物，加入阻燃剂搅拌，固化，即完成。本发明的阻燃剂添加量少、对材料的热稳定性，力学性能无损伤，且有所改善。本发明应用于环氧树脂领域。

技术领域

本发明涉及一种磷氮阻燃环氧树脂的制备方法。

背景技术

随着经济和科学技术的高速发展，环氧树脂以其良好的热稳定性和介电性成为飞速发展的电子工业的基础材料，广泛应用于建筑、涂料、土木、电子、胶粘剂、航空等众多领域，例如：环氧树脂胶黏剂在航空、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。然而易燃性是环氧树脂的最大缺点，这极大地限制其应用。为了进一步拓展其应用领域，需对环氧树脂进行阻燃改性。

目前通过聚磷酸铵对阻燃环氧树脂阻燃，需要加入质量分数高达20份，才能达到一定的阻燃效果。添加量过多导致环氧树脂的力学性能下降。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有对环氧树脂阻燃改性的阻燃剂添加量过高，并影响环氧树脂力学性能和热稳定性的问题，提供一种磷氮阻燃环氧树脂的制备方法。

本发明一种磷氮阻燃环氧树脂的制备方法，按以下步骤进行：

一、将三聚氰胺和分析纯甲醛按照摩尔比1:(2～4)的比例倒入反应瓶，用碳酸钠调节pH为9，然后在60～70℃的恒温水浴中反应1.5～2.5h，得到三聚氰胺甲醛预聚体；二、将聚磷酸铵和无水乙醇加入三聚氰胺甲醛预聚体中，然后加入去离子水，再用盐酸调节pH值为5，然后在85～95℃的条件下反应1～2h，再过滤、洗涤，在烘箱内干燥7～9h，得到三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵；其中聚磷酸铵与步骤一中的三聚氰胺的质量比为(15～17)：5；三、将三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵和纳米碳酸钙混合，得到阻燃剂，其中纳米碳酸钙占阻燃剂总质量的2％-9％；四、将环氧树脂与三乙胺固化剂按照质量比(4:1)～(5:3)比例混合，得到环氧树脂固化物，然后加入阻燃剂充分搅拌，再在室温中固化20～28h，即得到磷氮阻燃环氧树脂，其中阻燃剂的添加量为磷氮阻燃环氧树脂总质量的15～18％。

本发明阻燃剂由三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵与纳米碳酸钙构成，其中三聚氰胺主要起到气相阻燃机理，聚磷酸铵和纳米碳酸钙起到凝聚相阻燃机理。纳米碳酸钙起到阻燃协效剂的作用，使得燃烧后炭层更加紧密。加入到环氧树脂E51中，固化剂选用实验室改性的三乙基四胺固化剂。当加入阻燃剂含量达到总质量分数的15％时，拉伸性能提高了7.9％，冲击强度提高了10.7％，玻璃化转变温度℃提高了8.6℃。添加阻燃剂后600℃和800℃残炭量分别增加了34.3％和27.3％，阻燃环氧树脂的极限氧指数达到31.7％，垂直燃烧通过UL-94V0级。通过研究发现阻燃剂的加入对材料的热稳定性，力学性能无损伤，且有所改善，是一种较好的阻燃剂。纳米碳酸钙的加入改善了阻燃环氧树脂的成炭性能，提高了阻燃效率。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种磷氮阻燃环氧树脂的制备方法，按以下步骤进行：