[发明专利]阻燃型咪唑类潜伏性固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一类阻燃型咪唑类潜伏性固化剂它的结构式为：本发明通过取代反应，将具有固化活性的咪唑基团以及具有良好阻燃效果的三嗪环和磷杂菲基团构筑在一个分子中，制备的新型固化剂对环氧树脂具有良好的固化活性、潜伏性及阻燃效果。

技术领域

本发明属于环氧树脂潜伏性固化剂技术领域，具体涉及阻燃型咪唑类潜伏性固化剂。

背景技术

环氧树脂具有优异的综合性能，广泛应用于电子工业、建筑、航空航天等领域。但普通环氧树脂属于易燃材料，这限制了其应用范围。近年来，环氧树脂潜伏性固化剂是国内外环氧树脂固化剂的研究重点。与目前普遍采用的双组分环氧树脂体系相比，由潜伏性固化剂与环氧树脂配制而成的单组分环氧树脂体系具有简化生产操作工艺，降低环境污染，提高产品质量，适应大规模工业化生产等优点。咪唑类固化剂能引发环氧树脂阴离子链式聚合，具有固化效率高、固化物耐热性能和粘接性能优异等特点,具有广阔的应用前景。然而，普通咪唑类固化剂如咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等一类高活性固化剂，其与环氧树脂组成的单组分体系贮存期短。

目前国内外对咪唑类固化剂的潜伏性改性研究主要是利用咪唑环上1位氮原子和3位氮原子的反应活性与其他化合物反应，通过对咪唑化合物的活性点形成空间位阻进行封闭，从而降低其反应活性。然而，以往的改性方法并没有考虑在咪唑类化合物分子结构中引入带有阻燃效应的基团，不能用于制备本质阻燃环氧树脂。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一类阻燃型咪唑类潜伏性固化剂，对环氧树脂良好的固化活性、潜伏性及阻燃效果。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

阻燃型咪唑类潜伏性固化剂，其分子结构式如下：

其中，R₁选自包括但并不限于氢、甲基、乙基、苯基或十一烷基等中的一种，R₂选自包括但并不限于氢、甲基或苯基等中的一种。

本发明以9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、含活泼N-H键的咪唑类化合物及三聚氯氰为原料，通过咪唑类化合物中的N-H键和DOPO中的P-H键与三聚氯氰中的C-Cl键进行取代反应，得到阻燃型咪唑类潜伏性固化剂。合成路线如下：

上述阻燃型咪唑类潜伏性固化剂的制备方法，包括以下步骤：将三聚氯氰、缚酸剂及反应溶剂在反应釜中混合均匀，并持续通入保护气体，然后在0-70℃、保护气体、搅拌条件下向反应釜中滴加含活泼N-H键的咪唑类化合物的有机溶液，滴加结束后，在70-100℃条件下搅拌反应1-4h；然后在25-70℃、保护气体、搅拌条件下将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲- 10-氧化物(DOPO)粉末逐批次加入到反应釜中，加入完毕后，继续在70-100℃反应4-6h；反应结束后，通过过滤、减压蒸馏、洗涤、干燥等提纯操作，得到阻燃型咪唑类潜伏性固化剂。

按上述方案，所述制备方法中，含活泼N-H键的咪唑类化合物、三聚氯氰、9，10-二氢 -9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、缚酸剂的摩尔比为0.9-1.1：1：1.9-2.1：3-4。

按上述方案，所述制备方法中，缚酸剂选自氢化钠、吡啶、三乙胺、氢氧化钠或碳酸钠等中的一种。

按上述方案，所述制备方法中，反应溶剂选自四氢呋喃、丙酮，苯、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺等中的一种。

按上述方案，所述三聚氯氰在反应溶剂中浓度范围为0.2-0.6mol/L。