[发明专利]一种用于阻燃环氧树脂的DOPO基反应型阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于阻燃环氧树脂的DOPO基反应型阻燃剂及其制备方法。该阻燃剂的制备方法包括如下步骤：将苯甲腈和羟胺按比例溶于有机溶剂中，在70~90℃下反应1~3 h，得到N‑羟基苯甲脒；而后将N‑羟基苯甲脒和对苯二甲醛按比例溶解于有机溶剂中，在80~100℃下反应5~7 h，得到席夫碱中间体；之后加入DOPO并将混合物反应6~12 h；最后冷却至室温，真空干燥，得到所述阻燃剂。本发明提供的反应型阻燃剂含有羟基和氨基等活性基团，可以参与环氧树脂的固化交联，对基体影响小；含有磷、氮等元素，阻燃效果好；制备工艺简单；低毒低污染，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于环氧树脂阻燃技术领域，特别涉及一种用于阻燃环氧树脂的DOPO基反应型阻燃剂及其制备方法。

背景技术

由于环氧树脂具有良好的力学性能、优良的电绝缘性、优异的耐化学性以及易加工性等优点而被广泛的应用到机械制造、电子电气、防腐材料、绝缘材料、航空航天、汽车船舶及其他制造业领域，它是工业生产应用中一种不可或缺的热固性材料。然而，环氧树脂具有高可燃性，这极大地限制了其应用范围。

为了扩大环氧树脂的应用范围，人们通过引入阻燃剂来提高其阻燃性。在阻燃改性的发展过程中，环境友好性和阻燃效率是发明阻燃环氧树脂的主要目标。因此，无卤含磷阻燃剂因其低毒性、多种阻燃功能和可设计性而被开发并应用于包含环氧树脂在内的多种聚合物。在这些含磷阻燃剂中，DOPO由于具有良好的耐热性和阻燃性受到广泛关注。然而，单一的仅含磷元素的DOPO基阻燃剂需要大量添加以确保达到高阻燃效率。因此，通过分子结构设计引入氮、硅和硼等阻燃元素产生协同效应，是目前实现低阻燃剂添加量同时保持高阻燃效率的重要途径。

然而，大多数情况下，阻燃剂的添加会对基体材料造成一定消极的影响，如固化物的玻璃化转变温度和耐热性急剧下降。因此，合成一种能够在低添加量下而不改变基体原有性能又具有优异阻燃性能的新型阻燃剂具有重要意义。

发明内容

针对上述现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于阻燃环氧树脂的DOPO基反应型阻燃剂及其制备方法，制备得到的阻燃剂的阻燃效率高，且能够与环氧树脂形成特殊的交联网络，而不改变环氧树脂基体材料的固有性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于阻燃环氧树脂的DOPO基反应型阻燃剂，所述反应型阻燃剂的结构为：

。

第二方面，本发明提供了一种上述所述用于阻燃环氧树脂的DOPO基反应型阻燃剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将苯甲腈、羟胺按比例溶于有机溶剂中，在70~90 ℃下搅拌反应1~3 h，而后真空浓缩，冷却至室温，得到澄清的液体N-羟基苯甲脒；

（2）将N-羟基苯甲脒、对苯二甲醛按比例溶解于有机溶剂中，再加入一定量的催化剂，在80~100 ℃下搅拌反应5~7 h，得到席夫碱中间体；

（3）待步骤（2）反应完成后，维持反应温度，加入一定量DOPO（9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物），而后将混合物搅拌反应6~12 h，得到乳白色液体；进行抽滤后用无水乙醇洗涤三次，真空干燥后即得到所述阻燃剂。

优选的，步骤（1）所述苯甲腈和羟胺的摩尔比为1:(1~1.2)。

优选的，步骤（2）所述N-羟基苯甲脒和对苯二甲醛与步骤（3）所述DOPO的摩尔比为1:(0.4~0.6):(1.9~2.1)。

优选的，步骤（1）和步骤（2）所述的有机溶剂为选自甲醇、乙醇、丙酮、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、冰醋酸、四氢吠喃中的至少一种。

优选的，步骤（2）所述的催化剂为选自甲酸、冰醋酸、丙酸中的至少一种。