一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)氧樹脂阻燃固化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種化學(xué)合成劑及其制備方法，特別是涉及一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)氧 樹脂阻燃固化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂以其優(yōu)異的性能在眾多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)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(yè)的飛速發(fā)展，環(huán)氧樹脂也被廣泛應(yīng)用于電子元 器件粘接、封裝以及印制線路板（PCBS)制作等領(lǐng)域，進(jìn)而成為目前最為重要的電子化學(xué)材 料之一。但環(huán)氧樹脂的氧指數(shù)較低(約為19.8)，屬于易燃物質(zhì)，離火后持續(xù)自燃易引發(fā)火 災(zāi)，使得它的應(yīng)用受到很大限制，所以提高和改善環(huán)氧樹脂的阻燃性能，對(duì)于減少火災(zāi)危害 具有株遠(yuǎn)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(guān)注的話題。隨著合成材料在 國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著日益巨大的作用，刺激和推動(dòng)了阻燃劑技術(shù)快速發(fā)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(huán)氧樹脂的高性能化是環(huán)氧樹脂研宄發(fā)展的方向，提高環(huán)氧樹脂的耐熱性和阻燃 性是高性能環(huán)氧樹脂兩個(gè)重要部分也是本文研宄的內(nèi)容。電子電氣工業(yè)的迅速發(fā)展以及人 類發(fā)展對(duì)環(huán)保材料的不斷渴求，使提高環(huán)氧樹脂耐熱性和高效低毒阻燃性意義重大；課題 的應(yīng)用背景明確了研宄工作的目的是開發(fā)高耐熱型和無(wú)鹵含磷阻燃型環(huán)氧樹脂；研宄開發(fā) 的手段是從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度著手，分別針對(duì)提高耐熱性和阻燃性引入合適的主鏈基團(tuán)， 合成特定骨架結(jié)構(gòu)的固化劑，以達(dá)到提高環(huán)氧樹脂體系的綜合性能的目的。
[0005] 因此，科學(xué)進(jìn)步與環(huán)保意識(shí)提高，要求人們不僅開發(fā)出性能更好的阻燃劑，還對(duì)阻 燃劑自身與使用過程中的環(huán)保問題提出更為嚴(yán)格的要求，阻燃劑的無(wú)鹵化、低毒化、復(fù)合 化、抑煙化已經(jīng)成為21世紀(jì)阻燃劑整體發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外的阻燃劑開發(fā)和應(yīng)用商一直在調(diào) 整阻燃劑的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，減少鹵系阻燃劑的使用，并加大了對(duì)高效環(huán)保的無(wú)鹵型阻燃劑的開 發(fā)研宄。但是，目前能夠應(yīng)用于市場(chǎng)的無(wú)鹵阻燃劑的品種還很少，亟待開發(fā)適合于工業(yè)化的 新產(chǎn)品。
[0006] 目前，國(guó)內(nèi)外研宄較多的無(wú)鹵阻燃劑主要有磷系、氮系、硼系、硅系無(wú)機(jī)氫氧化物 和復(fù)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(wěn)定性差、 價(jià)格昂貴等問題，真正能夠廣泛應(yīng)用的優(yōu)異阻燃劑品種還很少，有待科研工作者的深入研 宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)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(wú)鹵、低煙、低毒等特點(diǎn)，符合當(dāng)今人們保護(hù) 生態(tài)環(huán)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(chǎn)生。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)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(jié)構(gòu)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)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(jié)構(gòu)：
式中n為1~100的正整數(shù)。
2. -種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)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(gè)步驟進(jìn)行，第一步，將季戊四醇（PER)和三氯氧磷（POCl 3)在溶劑中反應(yīng)生成含磷 中間SPDPC ;第二步，將SPDPC與DDS在惰性氣體導(dǎo)入下攪拌反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥 處理，得白色粉末； 上述過程用化學(xué)反應(yīng)式表示為：
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)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(huán)、乙腈、氯仿中的任意一種或其任意比例的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)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(yīng)溫度控制在60~140°C ;反應(yīng)時(shí)間為6~16h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)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?dú)狻⒒驓鍤饣蚝狻?br>6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第二步中，反應(yīng)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(jìn)行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第二步中，反應(yīng)溫度為10~120°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)氧樹脂阻燃固化劑制備方法，其特征 在于，在第二步中，反應(yīng)時(shí)間為6~15h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)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(jù)權(quán)利要求2所述的一種含磷、氮反應(yīng)型環(huán)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(yīng)型環(huán)氧樹脂阻燃固化劑及其制備方法，涉及一種化學(xué)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(gè)步驟進(jìn)行，第一步，將季戊四醇(PER)和三氯氧磷(POCl3)在一定條件下反應(yīng)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(dǎo)入下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間，產(chǎn)物經(jīng)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(wěn)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(fā)明工藝生產(chǎn)條件簡(jiǎn)單、產(chǎn)品純度及產(chǎn)率較高、后處理過程簡(jiǎn)便。
【IPC分類】C08G79-04, C08G59-50
【公開號(hào)】CN104817685
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510132367
【發(fā)明人】梁兵, 王剛, 寧志高, 王長(zhǎng)松
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)化工大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年3月25日