一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種化學合成劑及其制備方法，特別是涉及一種含磷、氮反應型環氧 樹脂阻燃固化劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 環氧樹脂以其優異的性能在眾多領域都獲得了廣泛的應用，已成為熱固性樹脂中 極為重要的一種。近年來，隨著電子電氣行業的飛速發展，環氧樹脂也被廣泛應用于電子元 器件粘接、封裝以及印制線路板（PCBS)制作等領域，進而成為目前最為重要的電子化學材 料之一。但環氧樹脂的氧指數較低(約為19.8)，屬于易燃物質，離火后持續自燃易引發火 災，使得它的應用受到很大限制，所以提高和改善環氧樹脂的阻燃性能，對于減少火災危害 具有株遠的意義。
[0003] 因此，如何提高材料的阻燃性能已成為全世界十分關注的話題。隨著合成材料在 國民經濟建設中發揮著日益巨大的作用，刺激和推動了阻燃劑技術快速發展。阻燃劑是高 分子材料改性的重要助劑之一，其功能是使合成材料具有難燃性、自熄性和消煙性。
[0004] 環氧樹脂的高性能化是環氧樹脂研宄發展的方向，提高環氧樹脂的耐熱性和阻燃 性是高性能環氧樹脂兩個重要部分也是本文研宄的內容。電子電氣工業的迅速發展以及人 類發展對環保材料的不斷渴求，使提高環氧樹脂耐熱性和高效低毒阻燃性意義重大；課題 的應用背景明確了研宄工作的目的是開發高耐熱型和無鹵含磷阻燃型環氧樹脂；研宄開發 的手段是從分子結構設計角度著手，分別針對提高耐熱性和阻燃性引入合適的主鏈基團， 合成特定骨架結構的固化劑，以達到提高環氧樹脂體系的綜合性能的目的。
[0005] 因此，科學進步與環保意識提高，要求人們不僅開發出性能更好的阻燃劑，還對阻 燃劑自身與使用過程中的環保問題提出更為嚴格的要求，阻燃劑的無鹵化、低毒化、復合 化、抑煙化已經成為21世紀阻燃劑整體發展趨勢。國內外的阻燃劑開發和應用商一直在調 整阻燃劑的產品結構，減少鹵系阻燃劑的使用，并加大了對高效環保的無鹵型阻燃劑的開 發研宄。但是，目前能夠應用于市場的無鹵阻燃劑的品種還很少，亟待開發適合于工業化的 新產品。
[0006] 目前，國內外研宄較多的無鹵阻燃劑主要有磷系、氮系、硼系、硅系無機氫氧化物 和復合膨脹型阻燃劑，但是這些阻燃劑在使用中存在諸如相容性差、易滲出、熱穩定性差、 價格昂貴等問題，真正能夠廣泛應用的優異阻燃劑品種還很少，有待科研工作者的深入研 宄。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑及其制備方法， 它含有磷、氮兩種阻燃元素，具有阻燃效率高和無鹵、低煙、低毒等特點，符合當今人們保護 生態環境的要求，這種阻燃劑在燃燒過程中大大減少了有毒氣體和腐蝕性氣體的產生。
[0008] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的： 一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑，所述的磷氮膨脹型阻燃劑原料包括：季戊四 醇、三氯氧磷和DDS，阻燃劑具有以下結構：
【主權項】
1. 一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑，其特征在于，所述的磷氮膨脹型阻燃劑原 料包括：季戊四醇、三氯氧磷和DDS，阻燃劑具有以下結構：
式中n為1~100的正整數。
2. -種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征在于，該阻燃劑的制備方 法為兩個步驟進行，第一步，將季戊四醇（PER)和三氯氧磷（POCl 3)在溶劑中反應生成含磷 中間SPDPC ;第二步，將SPDPC與DDS在惰性氣體導入下攪拌反應，產物經過濾、洗滌、干燥 處理，得白色粉末； 上述過程用化學反應式表示為：
3. 根據權利要求2所述的一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第一步合成含磷中間體SPDPC中，PER和POCl 3投料摩爾比為1 :1到1 :10 ;所用溶 劑為氯苯、1，4-二氧六環、乙腈、氯仿中的任意一種或其任意比例的混合物。
4. 根據權利要求2所述的一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第一步合成含磷中間體SPDPC中，反應溫度控制在60~140°C ;反應時間為6~16h。
5. 根據權利要求2所述的一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第二步中，所用惰性氣體為氮氣、或氬氣或氦氣。
6. 根據權利要求2所述的一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第二步中，反應在采用丙酮、甲苯、乙酸乙酯、乙腈、四氫呋喃和氯仿中的任意一種 溶劑條件下進行。
7. 根據權利要求2所述的一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第二步中，反應溫度為10~120°C。
8. 根據權利要求2所述的一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第二步中，反應時間為6~15h。
9. 根據權利要求1所述的一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第二步中，洗滌溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、乙腈、二氯甲烷和水中的任意一種或其任 意比例的混合物。
10.根據權利要求2所述的一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第二步中，干燥溫度為50~120°C。
【專利摘要】一種含磷、氮反應型環氧樹脂阻燃固化劑及其制備方法，涉及一種化學合成劑及其制備方法，制備原料包括：季戊四醇、三氯氧磷和4,4-二氨基二苯砜（DDS），制備該阻燃劑的方法分為兩個步驟進行，第一步，將季戊四醇(PER)和三氯氧磷(POCl3)在一定條件下反應生成含磷中間體季戊四醇雙磷酸酯二膦酰氯(SPDPC)；第二步，將SPDPC與DDS在惰性氣體導入下攪拌反應一定時間，產物經過濾，洗滌，干燥等處理，所得白色粉末狀即為磷氮膨脹型阻燃劑。該化合物具有較高的熱穩定性、膨脹性和成炭率，可作為阻燃添加劑用于多種聚合物中，以提高聚合物的阻燃性能。本發明工藝生產條件簡單、產品純度及產率較高、后處理過程簡便。
【IPC分類】C08G79-04, C08G59-50
【公開號】CN104817685
【申請號】CN201510132367
【發明人】梁兵, 王剛, 寧志高, 王長松
【申請人】沈陽化工大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年3月25日