CN101735569A - 一种透明阻燃环氧树脂的制备方法 - Google Patents

一种透明阻燃环氧树脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，先将预制的双酚A环氧树脂1000g与四溴双酚A环氧树脂1300～1600g加热溶解而后添加偶联剂和稀释剂，再一起投入反应釜中升温到100℃～110℃在真空条件下减压热处理1小时，制得A组份；然后采用六氢甲基苯二酸酐和促进剂投入反应釜中升温至70℃～80℃，在真空条件下减压处理2小时，制得B组份；最后将A组份与B组份按照质量比为100∶75～85的比例放入反应釜中充分反应，得到透明阻燃环氧树脂。本发明的工艺简单、产品阻燃性能优良、制作成本低廉，且产品透明、抗UV，其阻燃的性能可以达到UL94V-0的级别，可广泛用于光学元器件的制作、LED封装等领域。

Description

一种透明阻燃环氧树脂的制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种树脂的制备方法，特指一种透明阻燃环氧树脂的制备方法。
【背景技术】
随着电子和电气行业对于可靠性、安全性越来越高的要求，某些元器件需要透明且阻燃，甚至要求阻燃达到UL94V-0标准。环氧树脂(Epoxy)其有粘接强度高、粘接面广、收缩率低、稳定性好、机械强度高等优良特性，因此在国民经济的各个领域中被广泛的应用，但是它们是可以燃烧的，并且某些元器件中对材料的阻燃性要求更高的环境中就不能适用，如LED封装、光学元器件的制作等。而现有的用于LED封装及光学元器件的环氧树脂制备工艺复杂、制作成本高、产品的阻燃性能不稳定，为了满足这些特殊领域的要求，开发制作简单、制作成本低廉、性能优良的透明阻燃环氧树脂的制备方法已成为必然的趋势。
【发明内容】
鉴于现有技术中存在的诸多技术缺陷，本发明的目的在于提供一种制作工艺简单、产品阻燃性能优良、制作成本低廉的透明阻燃环氧树脂。为了达到上述技术效果，本发明所采用的技术手段是一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，首先分别制备A组份和B组份，A组份的通过以下步骤制得：
a)在三口烧瓶中称取1ml混合摩尔比例为1∶1的四溴双酚A二缩水甘油醚环氧树脂与双酚A二缩水甘油醚环氧树脂的混合液；
b)再向三口烧瓶中加入质量分数30％的NaOH溶液混合，并加热至70～75℃使之溶解；
c)然后将上述三口烧瓶中的反应溶液冷却到47℃以下，加入5mo l环氧氯丙烷，再加热至80℃～90℃充分反应，待白色粘稠状液体；
d)然后再减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷；
e)趁热用水洗涤，洗涤完毕后，用甲苯回收溴化环氧树脂溶解进行萃取，萃取液经过减压、脱溶剂，得到透明的四溴双酚A环氧树脂。
f)将双酚A环氧树脂1000g与上述反应合成的四溴双酚A环氧树脂1300～1600g加热溶解而后添加偶联剂和稀释剂，一起投入反应釜中升温到100℃～110℃在真空条件下减压热处理1小时；
B组分通过以下步骤制得：
将六氢甲基苯二酸酐和促进剂投入反应釜中升温至料温70℃～80℃，在真空条件下减压处理2小时。
最后将A组份与B组份按照质量比为100∶75～85的比例放入反应釜中充分混合反应，并经过烘烤形成透明阻燃环氧树脂。
优选地，所述f)步骤中的真空条件为真空度-0.06Mpa。
优选地，所述制备B组份中的真空条件为真空度-0.06Mpa。
优选地，在制备A组份的f)步骤中还添加有有机硅烷类消泡剂。
优选地，所述有机硅烷类消泡剂为聚甲基硅氧烷。
优选地，所述B组份中还添加有抗紫外线添加剂。
优选地，所述抗紫外线添加剂为受阻胺类光稳定剂。
优选地，所述烘烤分为两个阶段，首先在135℃的烤箱中进行一小时的恒温烘烤，然后在160℃的烤箱中进行6小时的恒温烘烤。
优选地，所述偶联剂为r-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，所述稀释剂为烯丙基缩水甘油醚。
优选地，所述促进剂为5.6.11，8-二氮杂-双环(5，4，0)-7-十一碳烯。
本发明制备阻燃环氧树脂的工艺简单、产品阻燃性能优良、制作成本低廉，且产品透明、抗UV，其阻燃的性能可以达到UL94V-0的级别，可广泛用于光学元器件的制作、LED封装等领域。
【具体实施方式】
为了进一步详细地介绍本发明，下面做进一步详细的描述。
本发明公开了一种环氧树脂的制备方法，首先分别制备A组份和B组份，A组份的通过以下步骤制得：a)在三口烧瓶中称取1ml混合摩尔比例为1∶1的四溴双酚A二缩水甘油醚环氧树脂与双酚A二缩水甘油醚环氧树脂的混合液，上述四溴双酚A二缩水甘油醚环氧树脂的化学式为：
Figure G2009102140477D00041
四溴双酚A二缩水甘油醚环氧树脂的化学通式为：
Figure G2009102140477D00042
上述双酚A二缩水甘油醚环氧树脂的化学式为：
Figure G2009102140477D00043
b)再向三口烧瓶中加入质量分数30％的NaOH溶液混合，并加热至70～75℃使之溶解，此时溶液呈碱性；
c)然后将上述三口烧瓶中的反应溶液冷却到47℃以下，加入5mol环氧氯丙烷，再加热至80℃～90℃充分反应，待三口烧瓶中出现白色粘稠状液体，上述反应是在环氧氯丙烷过量条件下进行的，因此反应后三口烧瓶中仍有部分环氧氯丙烷，上述白色粘稠状液体即为环氧氯丙烷与四溴双酚A二缩水甘油醚环氧树脂得混合物；
上述反应的化学方程式如下：
Figure G2009102140477D00051
上述反应的产物与NaOH反应：
Figure G2009102140477D00052
d)然后再减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷；
e)趁热用水洗涤，洗涤完毕后，用甲苯回收溴化环氧树脂溶解进行萃取，萃取液经过减压、脱溶剂，得到透明的四溴双酚A环氧树脂。
f)将双酚A环氧树脂1000g与上述反应合成的四溴双酚A环氧树脂1300～1600g加热溶解而后添加偶联剂和稀释剂，一起投入反应釜中升温到100℃～110℃在真空条件下减压热处理1小时，优选真空度为-0.06Mpa；上述偶联剂和稀释剂分别选用r-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和烯丙基缩水甘油醚。
在f)步骤中还添加有有机硅烷类消泡剂，所述有机硅烷类消泡剂为聚甲基硅氧烷。
A组份的化学通式为：
Figure G2009102140477D00061
上述化学式中的R″表示普通缩水甘油醚基团或者四溴缩水甘油醚基团。
B组份通过以下步骤制得：
将六氢甲基苯二酸酐和促进剂投入反应釜中升温至料温70℃～80℃，在真空条件下减压处理2小时；促进剂为己内酰胺键团，即5.6.11，8-二氮杂-双环(5，4，0)-7-十一碳烯；B组份中的真空条件优选真空度为-0.06Mpa，促进剂的用量适量即可，一般将促进剂的质量份控制在1.5～2.5之间；所述B组份中还可添加适量的抗紫外线添加剂上述B组份还包括抗紫外线添加剂，所述抗紫外线添加剂的质量份为0.03～0.05；所述抗紫外线添加剂选用受阻胺类光稳定剂，所述受阻胺类光稳定剂的质量份为0.04。
上述甲基苯二酸酐的化学式为：
Figure G2009102140477D00062
上述5.6.11，8-二氮杂-双环(5，4，0)-7-十一碳烯的化学式为：
Figure G2009102140477D00063
上述反应的方程式如下：
上述反应产物中的NR′3 +表示碳鎓离子。
最后将A组份与B组份按照质量比为100∶75～85的比例放入反应釜中充分混合反应，得到阻燃环氧树脂。
首先，前述B组分中的反应产物与A组分发生反应：
Figure G2009102140477D00072
然后，上述反应的产物与B组份中过量的甲基六氢苯二甲酸酐发生如下反应：
Figure G2009102140477D00073
最终得到透明的阻燃环氧树脂。
作为本发明的优选的实施方案，以下各组份的配比为本案发明的优选方案：
其中A组分中，双酚A二缩水甘油醚环氧树脂的质量份为100，四溴双酚A二缩水甘油醚环氧树脂的质量份为120，r-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷的质量份为2.2，烯丙基缩水甘油醚的质量份为15，聚甲基硅氧烷的质量份为0.7。
B组分中，甲基六氢苯二甲酸酐中的质量份为100，5.6.11，8-二氮杂-双环(5，4，0)-7-十一碳烯的质量份为1.8，受阻胺类光稳定剂的质量份为0.04。
所述A组份与B组分的质量比优选100∶80。
为了调整透明环氧树脂的颜色，可以在A组份、B组份或者在A组份与B组份反应时加入用于调整颜色的荧光粉添加剂，所述荧光粉添加剂的质量份为0.001～0.003，优选荧光粉添加剂的质量份为0.002，所述荧光粉添加剂可选用硅酸盐系列荧光粉。
本发明制备阻燃环氧树脂的工艺简单、产品阻燃性能优良、制作成本低廉，且产品透明，抗UV，其阻燃的性能可以达到UL94V-0的级别，可广泛用于光学元器件的制作、LED封装等领域。以上所举仅以方便说明本发明，再不脱离本发明的创作精神范畴内，熟知此技术的技术人员所作的各种简单的变相与修饰仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：首先分别制备A组份和B组份，A组份的通过以下步骤制得：
a)在三口烧瓶中称取1ml混合摩尔比例为1∶1的四溴双酚A二缩水甘油醚环氧树脂与双酚A二缩水甘油醚环氧树脂的混合液；
b)再向三口烧瓶中加入质量分数30％的NaOH溶液混合，并加热至70～75℃使之溶解；
c)然后将上述三口烧瓶中的反应溶液冷却到47℃以下，加入5mol环氧氯丙烷，再加热至80℃～90℃充分反应，待出现白色粘稠状液体；
d)然后再减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷；
e)趁热用水洗涤，洗涤完毕后，用甲苯回收溴化环氧树脂溶解进行萃取，萃取液经过减压、蒸馏脱除甲苯，得到透明的四溴双酚A环氧树脂；
f)将双酚A环氧树脂1000g与上述反应合成的四溴双酚A环氧树脂1300～1600g加热溶解而后添加偶联剂和稀释剂，一起投入反应釜中升温到100℃～110℃在真空条件下减压热处理1小时；
B组份通过以下步骤制得：
将六氢甲基苯二酸酐和促进剂投入反应釜中升温至70℃～80℃，在真空条件下减压处理2小时；
最后将A组份与B组份按照质量比为100∶75～85的比例放入反应釜中充分混合反应，并经过烘烤形成透明阻燃环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述f)步骤中的真空条件为真空度-0.06Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述制备B组份中的真空条件为真空度-0.06Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：在制备A组份的f)步骤中还添加有有机硅烷类消泡剂。
5.根据权利要求4所述的一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述有机硅烷类消泡剂为聚甲基硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述B组份中还添加有抗紫外线添加剂。
7.根据权利要求6所述的一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述抗紫外线添加剂为受阻胺类光稳定剂。
8.根据权利要求1所述的一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述烘烤分为两个阶段，首先在135℃的烤箱中进行一小时的恒温烘烤，然后在160℃的烤箱中进行6小时的恒温烘烤。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为r-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，所述稀释剂为烯丙基缩水甘油醚。
10.根据权利要求1至8任一项所述的一种透明阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述促进剂为5.6.11，8-二氮杂-双环(5，4，0)-7-十一碳烯。
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