[发明专利]一种基于2-氨基嘧啶的化合物、阻燃环氧树脂材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于2‑氨基嘧啶的化合物、阻燃环氧树脂材料及其制备方法和应用。本发明提供的化合物如式(Ⅰ)所示：该化合物阻燃效率高，能以低添加量赋予环氧树脂优异的阻燃性能，当其添加量的重量百分数为3～9％时，阻燃环氧树脂材料的UL94燃烧等级为V‑0，极限氧指数为27.4％以上，阻燃性能良好。该化合物通过DOPO‑OH和2‑氨基嘧啶反应合成，其所用的原料无卤且对环境影响较小，整个制备过程无需催化剂，简单易行，低毒低污染，易于工业化。

技术领域

本发明属于阻燃剂领域，更具体地，涉及一种基于2-氨基嘧啶的化合物、阻燃环氧树脂材料及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂是含有环氧基的低聚物与固化剂形成的三维交联网络状固化物，而且含有大量极性基团，因而该树脂具有很多优异使用性能，如粘接性能、耐溶剂、强度、耐腐蚀、介电性能等，被广泛应用在功能涂层、汽车、胶黏剂、印刷电路板、电子封装、建筑材料、航空航天等领域。但环氧树脂容易燃烧，且在燃烧时释放大量热、烟和有害物质，并易引发二次燃烧，给生命财产安全带来极大的火灾隐患，并限制环氧树脂的推广使用。因此，发展阻燃环氧树脂是解决上述问题的有效手段，具有重要的现实意义。

通常赋予环氧树脂阻燃性能有两种方法：一是通过物理共混将添加型阻燃剂引入环氧树脂中，实现其阻燃性能；二是通过化学键将反应型阻燃剂引入环氧树脂中，实现其阻燃性能。与前种方法得到阻燃环氧树脂相比，后种方法得到阻燃环氧树脂具有性能稳定、阻燃效率较高、对自身性能负面影响较小等优点。为了避免阻燃剂使用过程中对人体健康和生态环境造成危害，在环氧树脂中使用无卤环境友好型阻燃剂是发展趋势。近年来，对无卤环境友好型阻燃剂研究较多，包括有机磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、磷氮协同阻燃剂、多元素协同阻燃剂、纳米阻燃剂、纳米复合阻燃剂等。磷氮协同阻燃剂由于较好的协同阻燃效果、结构设计的灵活多样性而被大量研究。这类阻燃剂能够在气相和凝聚相中同时发挥阻燃作用。

目前应用于环氧树脂的阻燃剂存在添加量大、阻燃效率低的问题。对于部分阻燃剂来说，存在使用有害的原料、溶剂和催化剂、合成难度较高和合成工艺复杂等问题。如果能采用环境友好型原料、溶剂和催化剂以及通过简单的合成工艺，开发出高效的无卤环境友好型阻燃剂，将会使阻燃剂在环氧树脂中得到更好的应用。

2-氨基嘧啶是一种可溶于水的、含氮量高的化合物。专利CN109467574A公开了一种基于香草醛反应型阻燃剂及其制备、应用，具体为利用2-氨基嘧啶上的伯氨基的反应活性，以共价键形成阻燃剂，但该阻燃剂添加量需达到12％，环氧树脂的阻燃级别才能达到UL-94V-0。10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-OH)是一种可溶于水的有机膦酸，其分子中含较高阻燃效率的DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)阻燃基团。关于其应用于阻燃剂的研究，专利CN110590849A公开了一种含磷氮DOPO衍生物阻燃剂及其制备方法和应用，具体为利用了DOPO基团的阻燃性能和磷氮的协同阻燃效应，但将其添加到聚合物中，所得聚合物的氧指数为23～25％，阻燃性能一般。

因此，研究一种阻燃效率高、能以低添加量赋予环氧树脂优异阻燃性能的应用于环氧树脂的阻燃剂尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有环氧树脂阻燃剂存在的阻燃效率低、添加量高的缺陷或不足，提供一种基于2-氨基嘧啶的化合物。该化合物的阻燃效率高，能以低添加量赋予环氧树脂优异的阻燃性能。

本发明的另一目的在于提供上述化合物的制备方法，化合物通过DOPO-OH和2-氨基嘧啶反应合成，其具有原料环保、合成工艺简单的特点。

本发明的另一目的在于提供上述化合物作为阻燃剂在制备树脂材料中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种阻燃环氧树脂材料。

本发明的另一目的在于提供上述阻燃环氧树脂材料的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：