一種新型阻燃復(fù)合固體材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新型復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型阻燃復(fù)合固體材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 固體膠棒的開(kāi)發(fā)和研制首先始于國(guó)外，至今已有七十余年的歷史。最初的固體膠 棒研制是液態(tài)型膠粘劑的固體化，就是讓膠粘劑以固態(tài)形式使用。隨著研宄的不斷深入和 發(fā)展，用作粘接的膠粘劑也在不斷更新?lián)Q代。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，國(guó)外固體膠棒的研宄和應(yīng) 用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，一些公司已有多種牌號(hào)的固體膠產(chǎn)品供應(yīng)。
[0003] 所謂高分子通常指由千萬(wàn)個(gè)小分子化合物以化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)而成的大分子化合物。 通用高分子材料分為塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等5大類(lèi)。復(fù)合材料是由金屬材料、陶 瓷材料或高分子材料等兩種或兩種以上的材料經(jīng)過(guò)復(fù)合工藝而制備的多相材料，各種材料 在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿(mǎn)足各 種不同的要求。復(fù)合材料由連續(xù)相的基體和被基體包容的相增強(qiáng)體組成。復(fù)合材料使用的 歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草或麥秸增強(qiáng)粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土 均由兩種材料復(fù)合而成。現(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開(kāi)復(fù)合材料，復(fù)合材料對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的 發(fā)展，有著十分重要的作用。復(fù)合材料的研宄深度和應(yīng)用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模， 已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。
[0004] 復(fù)合材料主要可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類(lèi)。功能復(fù)合材料一般由 功能體組元和基體組元組成，基體不僅起到構(gòu)成整體的作用，而且能產(chǎn)生協(xié)同或加強(qiáng)功能 的作用。功能復(fù)合材料是指除機(jī)械性能以外而提供其他物理性能的復(fù)合材料。如：導(dǎo)電、超 導(dǎo)、半導(dǎo)、磁性、壓電、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防熱、吸聲、隔熱等凸顯某一功能。 統(tǒng)稱(chēng)為功能復(fù)合材料。功能復(fù)合材料主要由功能體和增強(qiáng)體及基體組成。功能體可由一種 或以上功能材料組成。多元功能體的復(fù)合材料可以具有多種功能。同時(shí)，還有可能由于復(fù) 合效應(yīng)而產(chǎn)生新的功能。多功能復(fù)合材料是功能復(fù)合材料的發(fā)展方向。
[0005] 目前市售的固體材料大多采用高分子材料PVA和PVP為粘料，其生產(chǎn)成本低而具 固體膠棒的性能（粘接性、保濕性、賦型性、涂布有較好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。但是這些固體膠棒 還是普遍存在易變質(zhì)、不耐熱、抹性能差、保濕性差、易燃的功能缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種新型阻燃復(fù)合固體材料，其具有優(yōu)異的粘接性能，特別 是阻燃性能優(yōu)異。
[0007] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種新型阻燃復(fù)合固體材料，由 有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物模壓后制成；所述有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物由質(zhì)量比為100 : (7~12) : (15~ 18) : (18 ~22) : (26 ~35) : (18 ~20) : (15 ~18) : (6 ~10) : (10 ~12) :(0.5~0.8)的聚二甲基硅氧烷、硫氰基-1- (2-氨基苯基）乙酮、2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸、氰酸酯樹(shù)脂預(yù)聚物、環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物、硅溶膠、三甲基硅氧基硅酸酯、1，3, 5-三縮 水甘油-S-三嗪三酮、丁二酸酐、六水合硝酸鋅為原料制得； 所述聚二甲基硅氧烷的分子量為3000~5000 ; 所述氰酸酯樹(shù)脂預(yù)聚物分子量為2800~3600 ; 所述環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物分子量為6800~8500。
[0008] 本發(fā)明中，氰酸酯樹(shù)脂為雙酚A型氰酸酯樹(shù)脂，粘接好，反應(yīng)性好；環(huán)氧樹(shù)脂為四 官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂，比如AG-80或者JD-919,耐熱性較好，反應(yīng)性強(qiáng)，穩(wěn)定性好。
[0009] 本發(fā)明中，硅溶膠的固含量為25~30% ;二氧化硅的粒徑為100~230納米；六水 合硝酸鋅的粒徑為200~330納米。硅溶膠不僅利于體系的分散，增加固體粘接材料的常 溫粘接性，與六水合硝酸鋅協(xié)同，在燃燒產(chǎn)生高溫的時(shí)候還能吸收熱量，防止粘接失效，同 時(shí)增加體系各有機(jī)組分的反應(yīng)性，提高固體粘接材料的綜合性能。
[0010] 優(yōu)選的，所述有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物由質(zhì)量比為100 : (9~10) : 17 : (20~ 21) : (29 ~32) : (18 ~20) : (17 ~18) : (7 ~8) : (10 ~12) : (0· 5 ~0· 6) 的聚二甲基硅氧烷、硫氰基-1- (2-氨基苯基）乙酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、氰酸 酯樹(shù)脂預(yù)聚物、環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物、硅溶膠、三甲基硅氧基硅酸酯、1，3, 5-三縮水甘油-S-三 嗪三酮、丁二酸酐、六水合硝酸鋅為原料制得。
[0011] 本發(fā)明中，有機(jī)物體系為固體粘接材料的主要粘接成分，同時(shí)也是體系耐熱阻 燃的關(guān)鍵組分；聚二甲基硅氧烷的分子量為3000~5000,氰酸酯樹(shù)脂預(yù)聚物分子量為 2800~3600,環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物分子量為6800~8500,分子量對(duì)于固體粘接材料表現(xiàn)的粘接 力有重要影響，特別關(guān)系到固體粘接材料的固化后在燃燒環(huán)境下的粘接性；分子量太低則 成膜物質(zhì)干燥速度較慢，高了樹(shù)脂體系相容性不佳。本發(fā)明的有機(jī)物體系不僅在常溫下具 有有效固化的功能，而且高溫時(shí)不會(huì)熔化導(dǎo)致粘接失效，特別是固化后的粘接材料在燃燒 環(huán)境下不會(huì)受熱失效，具有良好的阻燃效果。
[0012] 本發(fā)明中，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、三甲基硅氧基硅酸酯、1，3, 5-三縮水甘 油-S-三嗪三酮為反應(yīng)性良好的有機(jī)物，這些有機(jī)物能通過(guò)空間位阻穩(wěn)定作用使各個(gè)組分 穩(wěn)定分散，達(dá)到較好的相容效果；在制備粘接材料的反應(yīng)過(guò)程中，能將各組分串聯(lián)，形成韌 性好、有一定交聯(lián)密度的固體產(chǎn)品。
[0013] 本發(fā)明中，將氰酸酯樹(shù)脂單體于105°C反應(yīng)10~15分鐘，得到氰酸酯樹(shù)脂預(yù)聚物； 將環(huán)氧樹(shù)脂單體于160°C反應(yīng)35~40分鐘，得到環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物。
[0014] 將有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物置入模具中，模壓(壓力為0. 2~0. 3MPa)，即得到阻燃固體粘 接材料；優(yōu)選的，模壓溫度為50 °C。
[0015] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1.本發(fā)明利用的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物組成合理，各組成分之間相容性好，由此制備得到了 新型阻燃復(fù)合固體材料，具有良好的力學(xué)性能、粘接性能、耐熱性能，特別具有優(yōu)異的阻燃 性能，滿(mǎn)足新型阻燃復(fù)合固體材料的發(fā)展應(yīng)用。
[0016] 2.本發(fā)明公開(kāi)的新型阻燃復(fù)合固體材料在受熱和燃燒時(shí)可以形成更致密的保護(hù) 層，達(dá)到優(yōu)異的熱氧屏蔽效應(yīng)，從而賦予固體粘接材料優(yōu)異的耐熱性和阻燃性，同時(shí)力學(xué)性 能、粘接性能良好；克服了現(xiàn)有技術(shù)填料阻燃劑帶來(lái)的粘接下降以及反應(yīng)型阻燃劑帶來(lái)的 力學(xué)性能下降、耐熱下降的難題。
[0017] 3.本發(fā)明公開(kāi)的制備新型阻燃復(fù)合固體材料原料中，原料簡(jiǎn)單易得，無(wú)需現(xiàn)有技 術(shù)的復(fù)雜反應(yīng)，制備的新型阻燃復(fù)合固體材料具有優(yōu)異的粘接性能，常溫下部分有機(jī)物固 化充分，固化效果好，將諸如氰酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂等耐熱化合物鏈段纏結(jié)、包裹于高分子鏈段 內(nèi)，在受熱時(shí)，硅溶膠以及六水合硝酸鋅緩慢失水，催化有機(jī)物(氰酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂）進(jìn)一步 反應(yīng)，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步增加了體系的阻燃性，同時(shí)保證高溫粘接穩(wěn)定性，取得 了意想不到的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述： 實(shí)施例一 將雙酚A型氰酸酯樹(shù)脂單體于105°C反應(yīng)10分鐘，得到氰酸酯樹(shù)脂預(yù)聚物（分子量為 2800~3200);將環(huán)氧樹(shù)脂AG-80單體于160°C反應(yīng)35分鐘，得到環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物（分子 量為6800~7500);將19g硅溶膠（固含量為28% ;二氧化硅的粒徑為100~160納米)、17g 三甲基硅氧基硅酸酯、7gl，3, 5-三縮水甘油-S-三嗪三酮混合2小時(shí)，得到混合物；依次將 9g硫氰基-1- (2-氨基苯基）乙酮、17g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入混合物中，攪拌 I. 1小時(shí)，然后加入IOg 丁二酸酐、0. 5g六水合硝酸鋅，于50°C攪拌2小時(shí)；最后加入100g 聚二甲基硅氧烷（分子量3000~4000)、20g氰酸醋樹(shù)脂預(yù)聚物、30g環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物，于 80°C攪拌1. 5小時(shí)，得到有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物；再將有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物置入模具中，模壓（模壓壓 力為0. 2MPa ;模壓溫度為50°C )，即得到固體復(fù)合粘接材料。
[0019] 實(shí)施例二 將雙酚A型氰酸酯樹(shù)脂單體于105°C反應(yīng)15分鐘，得到氰酸酯樹(shù)脂預(yù)聚物（分子量為 3000~3600);將環(huán)氧樹(shù)脂AG-80單體于160°C反應(yīng)40分鐘，得到環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物（分子 量為7800~8500);將20g硅溶膠（固含量為30% ;二氧化硅的粒徑為150~230納米)、17g 三甲基硅氧基硅酸酯、8gl，3, 5-三縮水甘油-S-三嗪三酮混合3小時(shí)，得到混合物；依次將 9g硫氰基-1- (2-氨基苯基）乙酮、17g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入混合物中，攪拌 1. 5小時(shí)，然后加入Ilg 丁二酸酐、0. 5g六水合硝酸鋅，于50°C攪拌3小時(shí)；最后加入100g 聚二甲基硅氧烷（分子量3000~4000)、21g氰酸醋樹(shù)脂預(yù)聚物、32g