CN108659464A - 一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料 - Google Patents

一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂70‑90份、聚氨酯5‑11份、端羟基氟硅油1‑5份、聚醚醚酮3‑7份、固化剂8‑15份、促进剂2‑5份、二月桂酸二丁基锡0.1‑0.5份、多壁碳纳米管3‑8份、密胺包覆聚磷酸铵3‑8份、二氧化铈1‑3份、反应型阻燃剂4‑13份、辛基缩水甘油醚2‑7份、甲基膦酸二甲酯1‑5份、分子筛0.3‑1份。本发明提出的高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其阻燃性能优异，韧性好。

Description

一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料
技术领域
本发明涉及环氧树脂技术领域，尤其涉及一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料。
背景技术
环氧树脂具有优异的热性能、力学性能和电性能以及低成本、易加工等优点，在不同的领域都有广泛的应用，然而环氧树脂也存在明显的缺陷，其固化后的内应力过大，从而导致其脆性大，冲击强度不高，限制了其应用，再加上其氧指数一般是在18-20左右，即其在空气中是可燃的，在受外部热源的持续作用下时即会发生燃烧，限制了其在部分领域的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其阻燃性能优异，韧性好。
本发明提出的一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂70-90份、聚氨酯5-11份、端羟基氟硅油1-5份、聚醚醚酮3-7份、固化剂8-15份、促进剂2-5份、二月桂酸二丁基锡0.1-0.5份、多壁碳纳米管3-8份、密胺包覆聚磷酸铵3-8份、二氧化铈1-3份、反应型阻燃剂4-13份、辛基缩水甘油醚2-7份、甲基膦酸二甲酯1-5份、分子筛0.3-1份。
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其环氧值为0.45-0.5。
优选地，所述固化剂为3，3'二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷、三乙烯四胺、甲基六氢苯酐按重量比为1-4：3-9：5-13的混合物。
优选地，所述促进剂为2-甲基咪唑。
优选地，所述多壁碳纳米管为羟基化多壁碳纳米管，且其平均长度为8-10μm，比表面积为250-340m2/g。
优选地，所述反应型阻燃剂为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、6-氢-二苯并[c，e][1,2]氧磷酰杂-6-甲醇-6-氧化物按重量比为3-10：5-13的混合物。
优选地，所述分子筛为硅基分子筛，其平均孔径为13-18nm。
本发明所述高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其原料中，以环氧树脂为主料，同时加入了聚氨酯，其中的异氰酸酯基团能与环氧树脂作用，形成互穿网络结构，提高了材料的冲击强度和弯曲强度；端羟基氟硅油加入体系中，在二月桂酸二丁基锡的作用下，能与环氧树脂发生部分开环反应，从而将端羟基氟硅油引入到了环氧树脂分子中，一方面，在体系中富集成颗粒，起到了增强作用，提高了材料的弯曲强度，同时增大了材料的断裂伸长率，一方面，引入了具有较大键能的Si-O键，使所得复合材料的初始分解温度达到408.3℃以上，赋予复合材料优异的耐热性，并同时增大了材料的疏水性，另一方面，与聚醚醚酮、聚氨酯和多壁碳纳米管配合具有协同增韧作用，增强了材料的韧性，克服了单纯的环氧树脂性脆的缺陷；二氧化铈加入体系中，并控制了二氧化铈的含量具体为1-3份，使其在不降低材料韧性的同时，能与体系中产生的多聚磷酸发生作用，起到路易斯酸的作用，催化体系中释放氨气并且发生脱水交联反应，得以形成桥键，增加体系的稳定性，减少磷氧化合物在燃烧过程中的挥发，同时促进体系的交联成炭，生成更致密稳定的炭层，从而提高材料的极限氧指数；反应型阻燃剂加入体系中，与密胺包覆聚磷酸铵、二氧化铈、甲基膦酸二甲酯具有协同作用，进一步提高了材料的阻燃性能，使所得复合材料的阻燃性能达到UL-94V-0级。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂90份、聚氨酯5份、端羟基氟硅油5份、聚醚醚酮3份、固化剂15份、促进剂2份、二月桂酸二丁基锡0.5份、多壁碳纳米管3份、密胺包覆聚磷酸铵8份、二氧化铈1份、反应型阻燃剂13份、辛基缩水甘油醚2份、甲基膦酸二甲酯5份、分子筛0.3份。
实施例2
本发明提出的一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂70份、聚氨酯11份、端羟基氟硅油1份、聚醚醚酮7份、固化剂8份、促进剂5份、二月桂酸二丁基锡0.1份、多壁碳纳米管8份、密胺包覆聚磷酸铵3份、二氧化铈3份、反应型阻燃剂4份、辛基缩水甘油醚7份、甲基膦酸二甲酯1份、分子筛1份。
实施例3
本发明提出的一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂88份、聚氨酯7份、端羟基氟硅油4份、聚醚醚酮5份、固化剂14份、促进剂2.7份、二月桂酸二丁基锡0.4份、多壁碳纳米管4份、密胺包覆聚磷酸铵7.3份、二氧化铈1.6份、反应型阻燃剂11份、辛基缩水甘油醚3份、甲基膦酸二甲酯4份、分子筛0.5份；
其中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其环氧值为0.45；
所述固化剂为3，3'二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷、三乙烯四胺、甲基六氢苯酐按重量比为4：3：13的混合物；
所述促进剂为2-甲基咪唑；
所述多壁碳纳米管为羟基化多壁碳纳米管，且其平均长度为8μm，比表面积为340m2/g；
所述反应型阻燃剂为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、6-氢-二苯并[c，e][1,2]氧磷酰杂-6-甲醇-6-氧化物按重量比为3：13的混合物；
所述分子筛为硅基分子筛，其平均孔径为13nm。
实施例4
本发明提出的一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂73份、聚氨酯10份、端羟基氟硅油2份、聚醚醚酮6份、固化剂9份、促进剂4.3份、二月桂酸二丁基锡0.2份、多壁碳纳米管7.6份、密胺包覆聚磷酸铵4份、二氧化铈2.7份、反应型阻燃剂7份、辛基缩水甘油醚6份、甲基膦酸二甲酯2份、分子筛0.8份；
其中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其环氧值为0.5；
所述固化剂为3，3'二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷、三乙烯四胺、甲基六氢苯酐按重量比为1：9：5的混合物；
所述促进剂为2-甲基咪唑；
所述多壁碳纳米管为羟基化多壁碳纳米管，且其平均长度为10μm，比表面积为250m2/g；
所述反应型阻燃剂为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、6-氢-二苯并[c，e][1,2]氧磷酰杂-6-甲醇-6-氧化物按重量比为10：5的混合物；
所述分子筛为硅基分子筛，其平均孔径为18nm。
实施例5
本发明提出的一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂80份、聚氨酯6份、端羟基氟硅油4份、聚醚醚酮5份、固化剂10份、促进剂3份、二月桂酸二丁基锡0.4份、多壁碳纳米管5份、密胺包覆聚磷酸铵5份、二氧化铈2份、反应型阻燃剂8份、辛基缩水甘油醚4.8份、甲基膦酸二甲酯3.2份、分子筛0.6份；
其中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其环氧值为0.48；
所述固化剂为3，3'二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷、三乙烯四胺、甲基六氢苯酐按重量比为3：7：9的混合物；
所述促进剂为2-甲基咪唑；
所述多壁碳纳米管为羟基化多壁碳纳米管，且其平均长度为9μm，比表面积为300m2/g；
所述反应型阻燃剂为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、6-氢-二苯并[c，e][1,2]氧磷酰杂-6-甲醇-6-氧化物按重量比为7：9的混合物；
所述分子筛为硅基分子筛，其平均孔径为15nm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧树脂70-90份、聚氨酯5-11份、端羟基氟硅油1-5份、聚醚醚酮3-7份、固化剂8-15份、促进剂2-5份、二月桂酸二丁基锡0.1-0.5份、多壁碳纳米管3-8份、密胺包覆聚磷酸铵3-8份、二氧化铈1-3份、反应型阻燃剂4-13份、辛基缩水甘油醚2-7份、甲基膦酸二甲酯1-5份、分子筛0.3-1份。
2.根据权利要求1所述高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其环氧值为0.45-0.5。
3.根据权利要求1或2所述高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述固化剂为3，3'二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷、三乙烯四胺、甲基六氢苯酐按重量比为1-4：3-9：5-13的混合物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述促进剂为2-甲基咪唑。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述多壁碳纳米管为羟基化多壁碳纳米管，且其平均长度为8-10μm，比表面积为250-340m2/g。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述反应型阻燃剂为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、6-氢-二苯并[c，e][1,2]氧磷酰杂-6-甲醇-6-氧化物按重量比为3-10：5-13的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高阻燃高韧性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述分子筛为硅基分子筛，其平均孔径为13-18nm。
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