CN101348599A

CN101348599A - 一种阻燃环氧树脂材料

Info

Publication number: CN101348599A
Application number: CNA2008100425260A
Authority: CN
Inventors: 王幸宜; 李到; 苏昊真
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2009-01-21

Abstract

本发明所要公开的一种阻燃环氧树脂纳米复合物材料是这样制备的：将磷氮膨胀型阻燃剂以一定比例加入到环氧树脂中，加热至120℃，搅拌0.5h，降温到80℃；加入金属盐，机械搅拌0.25h；加入间苯二胺固化剂，混合均匀。在真空烘箱中加热80～160℃固化6～12h，即获得阻燃环氧树脂材料。本发明采用经济、简便的方法，在温和的条件下，将阻燃剂和金属盐复配加到环氧树脂中去，所需的添加量小。本发明所制得的阻燃环氧树脂材料，磷氮系阻燃剂与金属盐之间存在良好的协同效应，保持并提高了环氧树脂的热机械性能，阻燃性良好，氧指数达34％以上，无卤、低烟、无毒、无腐蚀性，对环境友好。

Description

一种阻燃环氧树脂材料

技术领域

本发明涉及一种阻燃环氧树脂材料，尤其涉及磷氮系阻燃剂和金属盐阻燃环氧树脂物材料。

背景技术

环氧树脂固化物具有高的力学性能，电学性能及尺寸稳定性，是聚合物材料中应用最广泛的基体树脂。近年来随着人们对世界范围的环境问题以及人体的安全性的广泛关注，电子、电器、涂料行业对环氧树脂的阻燃性能提出了更高的要求。

在环氧树脂配方设计中，应用阻燃剂可分为二种类型：添加型和反应型。添加型的阻燃剂主要有磷酸酯(磷酸三苯酯，甲苯基磷酸二苯酯，磷酸三卤代乙酯等)，卤素有机物(氯化石蜡、十溴联苯醚等)，无机填料(如三氧化二锑，硼砂，氧化锆，三水合氧化铝，硅微粉等)。

反应型的阻燃剂主要有：四溴双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂(溴代环氧树脂)，含磷环氧树脂，溴代苯(甲苯)基缩水甘油醚，四溴邻苯二甲酸酐等。

值得注意的是，添加型含卤有机阻燃剂在高温时升华现象显著，阻燃性将受到影响；而一般磷酸酯易受潮水解，大部分热稳定性较差。

为解决上述问题，目前已提出以磷氮物质为主的无卤膨胀型阻燃剂，其中多季戊四醇类磷酸酯蜜胺盐阻燃剂含有丰富的气源和酸源，可以阻燃多种高聚物材料。含这种阻燃剂的环氧树脂固化物在燃烧时，表面生成一层碳质泡沫层，能隔热、隔氧，对长时间暴露在火焰中具有很好的阻燃性。由于磷氮系阻燃剂的添加量比卤系阻燃剂大，常常造成材料的加工性能、力学性能下降，目前该类阻燃剂在环氧树脂中的应用受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是公开一种磷氮系阻燃剂、金属盐、环氧树脂复配制备阻燃环氧树脂，以克服现有技术存在的阻燃性能或力学性能差等缺陷。

本发明的阻燃环氧树脂材料是由磷氮系阻燃剂和金属盐、环氧树脂构成的复配体系，磷氮膨胀型阻燃剂和金属盐的重量比为：5～15；优选的质量比例为7.5～10。阻燃剂与金属盐比例太高或太低都会影响其协同阻燃。

阻燃剂的用量为环氧树脂的5～20wt.％，阻燃剂用量太少，材料的阻燃性能下降；阻燃剂太多，材料的机械性能、加工性能下降。阻燃剂的最佳用量为10～15wt.％，能同时兼顾材料的阻燃性能和机械性能。

所说的磷氮膨胀型阻燃剂可以是在中国发明专利CN 1446844A公开方法制备的双季戊四醇磷酸酯蜜胺盐；

所说的磷氮膨胀型阻燃剂也可以是市售的聚磷酸按(APP)或三聚氰胺磷酸酯(MPP)。

所说的金属是铜、锰、镍、钴、铁，其盐的种类可以是醋酸盐、甲酸盐、碳酸盐、各类有机盐，加入量为材料总量的0.5～5％，优选为1～3％。

所述的阻燃环氧树脂材料是这样制备的：

将磷氮膨胀型阻燃剂以一定比例加入到环氧树脂中，加热至120℃，搅拌0.5h，降温到80℃；加入金属盐，机械搅拌0.25h；加入间苯二胺固化剂，混合均匀。在真空烘箱中加热80～160℃固化6～12h，即获得阻燃环氧树脂材料。

本发明采用经济、简便的方法，在温和的条件下，将阻燃剂和金属盐复配加到环氧树脂中去，所需的添加量小。本发明所制得的阻燃环氧树脂材料，磷氮系阻燃剂与金属盐之间存在良好的协同效应，保持并提高了环氧树脂的热机械性能，阻燃性良好，氧指数达34％以上，无卤、低烟、无毒、无腐蚀性，对环境友好。

具体实施方式

实施例1

将100g环氧树脂中，加热至80℃，机械搅拌0.5h，加入15g间苯二胺固化剂，混合均匀。将该混合物放入真空烘箱中，在80、120、150℃分别停留2h、4h、2h，即可得到环氧树脂。

实施例2

将15g聚磷酸胺加入100g环氧树脂中，加热至120℃，机械搅拌0.5h，降温到80℃；机械搅拌0.25h；加入15g间苯二胺固化剂，混合均匀。将该混合物放入真空烘箱中，在80、120、150℃分别停留2h、4h、2h，即可得到阻燃环氧树脂材料。

实施例3

将13g聚磷酸胺加入100g环氧树脂中，加热至120℃，机械搅拌0.5h，降温到80℃；加入1.5g醋酸铜，机械搅拌0.25h；加入15g间苯二胺固化剂，混合均匀。将该混合物放入真空烘箱中，在80、120、150℃分别停留2h、4h、2h，即可得到阻燃环氧树脂材料。

将实施例3中的聚磷酸胺改成双季戊四醇磷酸酯蜜胺盐，其它制备条件相同，得到实施例4。

实施例5

将15g聚磷酸胺加入100g环氧树脂中，加热至120℃，机械搅拌0.5h，降温到80℃；加入2g醋酸镍，机械搅拌0.25h；加入15g间苯二胺固化剂，混合均匀。将该混合物放入真空烘箱中，在80、120、150℃分别停留2h、4h、2h，即可得到阻燃环氧树脂材料。

将实施例5中的聚磷酸胺改成双季戊四醇磷酸酯蜜胺盐，其它制备条件相同，得到实施例6。

实施例7

对上述实施例所制得的四种环氧树脂材料，进行阻燃性能测试。制样方法如下：在固化前，将相应的阻燃剂、金属盐、环氧树脂和固化剂的均匀混合物注入铝模具内，放入真空烘箱中，在80、120、150℃分别停留2h、4h、2h。待完全固化后修整成110×6×3.5mm的标准样条，使用型号为JF-3的氧指数测试仪，按照IS04589-1984测试样品的氧指数。

表1.环氧树脂材料氧指数和力学性能测试结果

实施例	氧指数(％)	拉伸强度(MPa)	断裂伸长率(％)	弹性模量(MPa)
实施例	氧指数(％)	拉伸强度(MPa)	断裂伸长率(％)	弹性模量(MPa)	实施例1	24	45	5	2960
实施例2	32	--	--	--	实施例1	24	45	5	2960
实施例2	32	--	--	--	实施例4	37	59	7	3750
实施例5	38	23	2	3564	实施例4	37	59	7	3750
实施例5	38	23	2	3564	实施例6	34	60	6	3400
实施例7	35	21	2	3487	实施例6	34	60	6	3400

Claims

1.一种阻燃环氧树脂材料，其特征在于，是这样制备的：

2.根据权力要求1所述的磷氮系膨胀型阻燃剂为在中国发明专利CN 1446844A公开方法制备的双季戊四醇磷酸酯蜜胺盐、市售的聚磷酸按(APP)或三聚氰胺磷酸酯(MPP)。

3.根据权力要求1所述的磷氮系膨胀型阻燃剂的用量为环氧树脂用量的5～20wt.％，最佳用量为10～15wt.％。

4.根据权力要求1所述的金属所说的金属是铜、锰、镍、钴、铁，其盐的种类可以是醋酸盐、甲酸盐、碳酸盐、各类有机盐，其加入量为材料总量的0.5～5％，优选为1～3％。

5.根据权力要求1所述的间苯二胺的用量为环氧树脂用量的2～13wt％，最佳用量为4～10wt.％。