CN111171521A - 一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料及其制备方法与应用，属于阻燃复合材料领域。本环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，按重量份计，由环氧树脂70‑90份，气相阻燃剂1.5‑5份，凝聚相阻燃剂1.5‑5份，胺类固化剂5‑15份和抗氧剂0.5份组成。本发明还公开了上述环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的制备方法及其应用。本环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料能够形成双基协效和三元素协效作用，具有优异的阻燃性能、优异界面相容性和优异机械力学性能。

Description

一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料及 其制备方法与应用

技术领域

本发明属于阻燃复合材料领域，具体涉及一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

环氧树脂(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体，拥有优异的附着力、低粘度、良好的耐曲挠性、优异的耐磨性、高光泽度、耐候性能优等优势。被广泛应用于球型联轴节、防尘盖、踏板刹车器、门锁撞针、衬套、板簧衬套、轴承、防震部件、内外装饰件、防滑链、各种齿轮、密封件、连接器、高压管、油压管、气压管、燃料管、涂敷管、输送管、板材、键盘板、电缆、罐类等零部件，但环氧树脂易燃烧，燃烧时熔滴现象严重，使环氧树脂在产品对阻燃性能要求的领域受到限制，因此，对环氧树脂进行阻燃改性是非常有必要的。

目前主要将含卤阻燃剂(主要是多溴联苯化合物)应用到环氧树脂树脂中，这类有卤阻燃剂在环氧树脂材料种有良好的阻燃效果，但含卤阻燃剂在燃烧或高温加工时会放出有毒、腐蚀性气体和烟雾。造成环境污染，危害人类健康，自欧盟2003年公布WEEE和RoHS以来，以及人们对环境生活质量要求也越来越高，并且国家的各种环保文件陆续出台，因此，高分子阻燃材料的趋势将以无卤为主。

在众多的无卤阻燃剂中，磷系阻燃剂已成为阻燃领域的研究热点。含磷杂菲化合物及其衍生物是一种新型的阻燃剂，具有优异的阻燃性能而被广泛用于聚合物基无卤阻燃复合材料。磷杂菲不仅比一般未成环的有机磷酸酯热稳定性和化学稳定性好，还具有低含磷量、无卤、低烟、无毒、不迁移和阻燃持久等优点。

但是磷系阻燃剂也有其不足，该类阻燃剂在燃烧后成炭的炭层结构强度和致密性差，隔氧隔热能力弱；而且，该类阻燃剂与聚合物基体或增强材料之间的相容性差，从而使该类阻燃剂在使用时其机械力学性能下降；磷杂菲阻燃剂及其衍生物的阻燃作用主要以气相阻燃为主，凝聚相阻燃作用较弱。

因此需要提出一种新的环氧树脂阻燃复合材料以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的之一，是提供一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料。本发明的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料形成双基协效和三元素协效作用，具有优异的阻燃性能、优异界面相容性和优异机械力学性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，按重量份计，由环氧树脂70-90份，气相阻燃剂2-5份，凝聚相阻燃剂2-5份，胺类固化剂5-15份和抗氧剂0.5份组成。

本发明的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的有益效果是：

(1)通过气相阻燃剂、凝聚相阻燃剂与环氧树脂中的活性基团发生反应，产生交联网状结构，增强界面结构，使得阻燃性能和界面粘结力增强，从而有效地增加了环氧树脂阻燃复合材料的机械性能。

(2)加入气相阻燃剂，其阻燃机理是以气相阻燃；加入凝聚相阻燃剂，其阻燃机理是凝聚阻燃。这两种阻燃剂基于两种阻燃机理，形成协效阻燃，从而提高了环氧树脂阻燃复合材料的阻燃性能，阻燃效果明显好于添加单一阻燃剂的环氧树脂复合材料。

(3)本发明的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料各原料来源广泛，易于获取，成本低廉，且使用效果好。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧化合物和脂环族环氧化合物中的一种或多种的混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是：环氧树脂成本更低，更利于获取。

进一步，所述环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂。

采用上述进一步方案的有益效果是：成本低，与胺类固化剂交联固化效果更好。

进一步，所述气相阻燃剂为反应型磷杂菲。

采用上述进一步方案的有益效果是：反应型磷杂菲阻燃剂带有羟基反应基团，从而能够有效的与环氧树脂中的活性基团进行交联反应，利于机械性能的提升，同时反应型磷杂菲阻燃剂的阻燃效果好。

进一步，所述反应型磷杂菲为DOPO-HQ、DOPS-HQ、DOPO-PHBA、DOPS-PHBA、(DOPO)₂-P-PPD-PH和(DOPS)₂-P-PPD-PH中的一种或多种的混合物，其结构式具体如下：

采用上述进一步方案的有益效果是：反应型磷杂菲阻燃剂带有羟基反应基团，从而能够有效的与环氧树脂中的活性基团进行交联反应，利于机械性能的提升，同时反应型磷杂菲阻燃剂的阻燃效果好。

进一步，所述凝聚相阻燃剂为反应型聚磷腈，结构式如下：

其中，

采用上述进一步方案的有益效果是：反应型聚磷腈均带有羟基反应基团，从而能够有效的与环氧树脂中的活性基团进行交联反应，利于机械性能的提升，同时反应型聚磷腈阻燃剂的阻燃效果好。

进一步，所述胺类固化剂为间苯二胺、乙二胺、多乙烯多胺和4，4’-二氨基二苯砜中的一种或多种的混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于与环氧树脂交联固化，固化时间适中，固定后机械性能优良。

进一步，所述抗氧剂为磷系液态抗氧化剂。

采用上述进一步方案的有益效果是：降低了氧含量，进一步增加阻燃效果。

本发明的目的之二，是提供一种如上述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料在工业零部件领域中的应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种工业零部件，包括上述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料。

本发明的工业零部件采用如上所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，具体为球型联轴节、防尘盖、踏板刹车器、门锁撞针、衬套、板簧衬套、轴承、防震部件、内外装饰件、防滑链、各种齿轮、密封件或连接器。

本发明的工业零部件的有益效果是：

本发明的工业零部件采用了上述环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，韧性好，强度高，耐磨性好，光泽度高，耐候性能好，具有阻燃效果。

本发明的目的之三，是提供一种如上述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的制备方法。本发明的制备方法工艺简单，各组分分散均匀，另外对组分进行干燥后，有利于各组分之间混合，混合程度高，不产生内应力，从而不影响机械性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种如上述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取如下重量份的原料：环氧树脂70-90份，气相阻燃剂2-5份，凝聚相阻燃剂2-5份，胺类固化剂5-15份和抗氧剂0.5份，分别在80℃干燥至恒重，得到干燥的环氧树脂、干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂、干燥的胺类固化剂和干燥的抗氧剂；

S2、将步骤S1得到的干燥的环氧树脂加热搅拌至透明溶液后，加入步骤S1得到的干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂和干燥的抗氧剂，混合均匀，于80℃真空脱泡，得到组分A；

S3、将步骤S1得到的干燥的胺类固化剂加入到步骤S2得到的组分A中，搅拌混合1min，得到混合物；

S4、将步骤S3得到的混合物先于80℃固化2h，再升温至120℃固化3h，冷却，即得到环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料。

本发明的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的制备方法的有益效果是：

(1)本制备方法工艺简单，各组分分散均匀，另外对组分进行干燥后，有利于各组分之间混合，混合程度高，不产生内应力，从而不影响机械性能.

(2)本制备方法环保性好，不产生废弃物。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，按重量份计，由环氧树脂80份，气相阻燃剂2.5份，凝聚相阻燃剂2.5份，胺类固化剂10份和抗氧剂0.5份组成。

其中，环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂(EP-44)。

其中气相阻燃剂为反应型磷杂菲(DOPO)₂-P-PPD-PH，其结构式具体如下所示：

其中凝聚相阻燃剂为反应型聚磷腈，其结构式具体如下所示：

其中，

其中固化剂为间苯二胺。

其中抗氧剂为系液态抗氧化剂(Finox L-20)。

本实施例还提供一种如上述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取如下重量份的原料：环氧树脂80份，气相阻燃剂2.5份，凝聚相阻燃剂2.5份，胺类固化剂10份和抗氧剂0.5份，分别在80℃干燥至恒重，分别得到干燥的环氧树脂、干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂、干燥的胺类固化剂和干燥的抗氧剂。

S2、将步骤S1得到的干燥的环氧树脂加热搅拌至透明溶液后，加入步骤S1得到的干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂和干燥的抗氧剂，混合均匀，于80℃真空脱泡，得到组分A。

S3、将步骤S1得到的干燥的胺类固化剂加入到步骤S2得到的组分A中，搅拌混合1min，得到混合物。

S4、将步骤S3得到的混合物装入样条模具中，先置于80℃固化2h后，再升温至120℃固化3h，冷却脱模，即得到标准样条形状的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料。

实施例2

本实施例提供一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，按重量份计，由环氧树脂80份，气相阻燃剂1.5份，凝聚相阻燃剂1.5份，胺类固化剂10份和抗氧剂0.5份组成。

其中，环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂(EP-44)。

其中气相阻燃剂为反应型磷杂菲(DOPO)₂-P-PPD-PH，其结构式具体如下所示：

其中凝聚相阻燃剂为反应型聚磷腈，其结构式具体如下所示：

其中，

其中固化剂为间苯二胺。

其中抗氧剂为系液态抗氧化剂(Finox L-20)。

本实施例还提供一种如上述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取如下重量份的原料：环氧树脂80份，气相阻燃剂1.5份，凝聚相阻燃剂1.5份，胺类固化剂10份和抗氧剂0.5份，分别在80℃干燥至恒重，得到干燥的环氧树脂、干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂、干燥的胺类固化剂和干燥的抗氧剂。

S2、将步骤S1得到的干燥的环氧树脂加热搅拌至透明溶液后，加入步骤S1得到的干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂和干燥的抗氧剂，混合均匀，于80℃真空脱泡，得到组分A。

S3、将步骤S1得到的干燥的胺类固化剂加入到步骤S2得到的组分A中，搅拌混合1min，得到混合物。

S4、将步骤S3得到的混合物装入样条模具中，先置于80℃固化2h后，再升温至120℃固化3h，冷却脱模，即得到标准样条形状的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料。

实施例3

本实施例提供一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，按重量份计，由环氧树脂85份，气相阻燃剂2份，凝聚相阻燃剂3份，胺类固化剂11份和抗氧剂0.5份组成。

其中，环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂(EP-44)。

其中气相阻燃剂为反应型磷杂菲(DOPS)₂-P-PPD-PH，其结构式具体如下所示：

其中凝聚相阻燃剂为反应型聚磷腈，其结构式具体如下所示：

其中，

其中固化剂为乙二胺。

其中抗氧剂为系液态抗氧化剂(Finox L-20)。

本实施例还提供一种如上述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取如下重量份的原料：环氧树脂85份，气相阻燃剂2份，凝聚相阻燃剂3份，胺类固化剂11份和抗氧剂0.5份，分别在80℃干燥至恒重，分别得到干燥的环氧树脂、干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂、干燥的胺类固化剂和干燥的抗氧剂。

S2、将步骤S1得到的干燥的环氧树脂加热搅拌至透明溶液后，加入步骤S1得到的干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂和干燥的抗氧剂，混合均匀，于80℃真空脱泡，得到组分A。

S3、将步骤S1得到的干燥的胺类固化剂加入到步骤S2得到的组分A中，搅拌混合1min，得到混合物。

S4、将步骤S3得到的混合物装入样条模具中，先置于80℃固化2h后，再升温至120℃固化3h，冷却脱模，即得到标准样条形状的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料。

实施例4

本实施例提供一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，按重量份计，由环氧树脂70份，气相阻燃剂2份，凝聚相阻燃剂2份，胺类固化剂6份和抗氧剂0.5份组成。

其中，环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂(EP-44)。

其中气相阻燃剂为反应型磷杂菲DOPO-PHBA，其结构式具体如下所示：

其中凝聚相阻燃剂为反应型聚磷腈，其结构式具体如下所示：

其中，

其中固化剂为多乙烯多胺。

其中抗氧剂为系液态抗氧化剂(Finox L-20)。

本实施例还提供一种如上述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取如下重量份的原料：环氧树脂70份，气相阻燃剂2份，凝聚相阻燃剂2份，胺类固化剂6份和抗氧剂0.5份，分别在80℃干燥至恒重，分别得到干燥的环氧树脂、干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂、干燥的胺类固化剂和干燥的抗氧剂。

S2、将步骤S1得到的干燥的环氧树脂加热搅拌至透明溶液后，加入步骤S1得到的干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂和干燥的抗氧剂，混合均匀，于80℃真空脱泡，得到组分A。

S3、将步骤S1得到的干燥的胺类固化剂加入到步骤S2得到的组分A中，搅拌混合1min，得到混合物。

S4、将步骤S3得到的混合物装入样条模具中，先置于80℃固化2h后，再升温至120℃固化3h，冷却脱模，即得到标准样条形状的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料。

对比例1

本对比例提供一种环氧树脂阻燃复合材料，按重量份计，由环氧树脂80份，气相阻燃剂5份，胺类固化剂10份和抗氧剂0.5份组成。

其中，环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂(EP-44)。

其中气相阻燃剂为反应型磷杂菲(DOPO)₂-P-PPD-PH，其结构式具体如下所示：

其中固化剂为间苯二胺。

其中抗氧剂为系液态抗氧化剂(Finox L-20)。

本对比例采用与实施例1相同的制备方法进行制备，即得到标准样条形状的对比环氧树脂阻燃复合材料。

对比例2

本对比例提供一种环氧树脂阻燃复合材料，按重量份计，由环氧树脂80份，凝聚相阻燃剂5份，胺类固化剂10份和抗氧剂0.5份组成。

其中，环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂(EP-44)。

其中凝聚相阻燃剂为反应型聚磷腈，其结构式具体如下所示：

其中，

其中固化剂为间苯二胺。

其中抗氧剂为系液态抗氧化剂(Finox L-20)。

本对比例采用与实施例1相同的制备方法进行制备，即得到标准样条形状的对比环氧树脂阻燃复合材料。

将实施例1-4以及对比例1-2的标准样条进行各项性能测试，具体测试如下：

(1)垂直燃烧性能：按GB/T2408-1996中的垂直法进行测试，每组至少测试5根样条。

(2)阻燃等级测试，即物质具有的或材料经处理后具有的明显推迟火焰蔓延的性能，并以此划分的等级制度，阻燃等级由V2，V1向V0逐级递增：V0为对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭，不能有燃烧物掉下；V1为对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，不能有燃烧物掉下，V2为对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，可以有燃烧物掉下。

(3)力学性能测试，包括拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度：一个样品测试10根样条，结果取10个测试值的平均值。拉伸强度按照GB/T1040-2006进行测试，弯曲强度按照GB/T9341-2000进行测试。

缺口冲击强度用缺口制样机开4mm的缺口，按照GB/T1043-2008进行测试。

收集全部测试数据，汇总后整理如下表1。

表1复合材料性能测试

从表1的数据可以得出如下结论：

(1)一般聚合物基阻燃材料的机械力学性能随着阻燃剂含量的增加而降低。而根据表1的测试结果可以得知，采用本发明的技术方案制备得到的样品，与常规的材料相比，本发明中实施例1的反应型磷杂菲阻燃剂用量为2.5份，反应型聚磷腈用量为2.5份，而实施例2的反应型磷杂菲阻燃剂用量为1.5份，反应型聚磷腈用量为1.5份，其余实验条件均相同。从实施例1和实施例2的数据可以看出，采用反应型磷杂菲阻燃剂和反应型聚磷腈，阻燃剂含量的增加，不但没有使环氧树脂阻燃复合材料的机械力学性能下降，而且还使环氧树脂阻燃复合材料的机械力学性能增加，这是由于反应型磷杂菲阻燃剂中的反应羟基基团、反应型聚磷腈中的反应羟基基团、环氧树脂基体树脂中的环氧基团发生反应，增强了反应型磷杂菲阻燃剂与反应型聚磷腈之间的界面粘结力，增大了反应型磷杂菲阻燃剂与环氧树脂基体之间的界面粘结力，提升了反应型聚磷腈与环氧树脂基体之间的界面强度，使环氧树脂阻燃复合材料形成网络交联结构，而且，随着反应型磷杂菲和反应型聚磷腈用量的增加，环氧树脂阻燃复合材料的机械力学性能越好，因此，本发明的反应型磷杂菲和反应型聚磷腈在环氧树脂阻燃复合材料中既有阻燃剂效果，更具有界面增容的作用；实施例1和实施例2中的两种环氧树脂阻燃复合材料均为V0级，只是其中反应型磷杂菲和反应型聚磷腈用量的不同为导致环氧树脂阻燃复合材料的机械力学性能差异。

(2)本发明的实施例1与对比例1和对比例2的区别在于：对比例1中原材料配方中反应型磷杂菲和反应型聚磷腈的添加量分别为2.5份，两者相加得到的阻燃剂之和为5份，而对比例1中的原料配方中只加了5份的反应型磷杂菲，对比例2中的原料配方中只加了5份的反应型聚磷腈，其余的实验原料和条件均相同。从表1中看出，对比例1和对比例2中的环氧树脂阻燃复合材料的阻燃等级均为V2级，而实施例1中的环氧树脂阻燃复合材料的阻燃等级均为V0级，这表明，单独加入反应型磷杂菲和反应型聚磷腈的环氧树脂复合材料的阻燃效果较差，这是由于单独的反应型磷杂菲或反应型聚磷腈在环氧树脂阻燃复合材料中只有气相或凝聚相阻燃为主，而实施例1中加入反应型磷杂菲和反应型聚磷腈在环氧树脂阻燃复合材料中同时具有气相和凝聚相双基协效阻燃，而且还具有优异的氮磷硫三元素协效阻燃，从而实施例1的环氧树脂阻燃复合材料获得优异的阻燃性能。

另外，实施例2与对比例1和对比例2中环氧树脂阻燃复合材料的区别在于：实施例2中的反应型磷杂菲阻燃剂的添加量为1.5份，反应型聚磷腈的添加量为1.5份，两者相加得到的阻燃剂之和为3份，而对比例1中的原料配方中只加了5份的反应型磷杂菲，对比例2中的原料配方中只加了5份的反应型聚磷腈，其余的实验原料和条件均相同。从表1中看出，实施例2中环氧树脂阻燃复合材料的阻燃等级为V0级，而对比例1和对比例2中环氧树脂阻燃复合材料的阻燃等级却只为V2级，这表明，反应型磷杂菲和反应型聚磷腈具有优异的双基协效和氮磷硫三元素协效阻燃作用，从而添加较低含量反应型磷杂菲和反应型聚磷腈的环氧树脂阻燃复合材料就能获得优异的阻燃性能。

(3)实施例1-4与对比例1-2相比，采用本发明的技术方案制备得到的样品，通过添加较低含量反应型磷杂菲和反应型聚磷腈，使得反应型磷杂菲和反应型聚磷腈具有优异的双基协效和氮磷硫三元素协效阻燃作用，从而得到环氧树脂阻燃复合材料就能获得优异的阻燃性能，明显好于添加单一阻燃剂的环氧树脂阻燃复合材料，以及目前市面上已知的环氧树脂复合材料。

本发明中，反应型磷杂菲阻燃剂和反应型聚磷腈均带有羟基反应基团，环氧树脂中的活性基团能够与反应型磷杂菲阻燃剂、反应型聚磷腈发生反应，产生交联网络结构，增强反应型磷杂菲阻燃剂与环氧树脂基体树脂之间、反应型磷杂菲阻燃剂与反应型聚磷腈之间、反应型聚磷腈与环氧树脂基体树脂之间的界面结构，使反应型磷杂菲阻燃剂与反应型聚磷腈对环氧树脂基体树脂的阻燃性能和界面粘结力增强，使阻燃剂的加入不但没有降低机械力学性能，还增加了环氧树脂阻燃复材料的机械力学性能。

尤为重要的是，反应型磷杂菲阻燃剂与反应型聚磷腈在环氧树脂基体树脂中产生了气相阻燃和凝聚相阻燃的双基协效作用。因此，反应型磷杂菲阻燃剂的阻燃作用主要以气相阻燃为主。而反应型聚磷腈则为凝聚相阻燃作用为主，将反应型磷杂菲阻燃剂与反应型聚磷腈进行协效阻燃，不但具有磷杂菲的气相阻燃作用，而且聚磷腈还增强凝聚相阻燃作用，在燃烧过程过程中，不仅磷杂菲燃烧时产生的不燃气体降低了氧含量，磷杂菲燃烧时产生的磷酸促进成炭作用，炭层结构更致密，隔热隔氧能力更强。而且聚磷腈的燃烧过程中材料的成炭能力更强。

另外，反应型磷杂菲阻燃剂与反应型聚磷腈具有氮磷硫三元素协效阻燃作用，从而使反应型磷杂菲与反应型聚磷腈产生双基协效阻燃作用和氮磷硫的三元素协同阻燃作用，具有更优异的阻燃性能。

另外，本发明所采用的各个原材料的来源广泛，易于获取，成本低廉，且使用效果好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，其特征在于，按重量份计，由环氧树脂70-90份，气相阻燃剂1.5-5份，凝聚相阻燃剂1.5-5份，胺类固化剂5-15份和抗氧剂0.5份组成。

2.根据权利要求1所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，其特征在于，所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧化合物和脂环族环氧化合物中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求2所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，其特征在于，所述气相阻燃剂为反应型磷杂菲。

5.根据权利要求4所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，其特征在于，所述反应型磷杂菲为DOPO-HQ、DOPS-HQ、DOPO-PHBA、DOPS-PHBA、(DOPO)₂-P-PPD-PH和(DOPS)₂-P-PPD-PH中的一种或多种的混合物，其结构式具体如下：

6.根据权利要求1所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，其特征在于，所述凝聚相阻燃剂为反应型聚磷腈，结构式如下：

其中，

7.根据权利要求1所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，其特征在于，所述胺类固化剂为间苯二胺、乙二胺、多乙烯多胺和4，4’-二氨基二苯砜中的一种或多种的混合物。

8.根据权利要求1-7任一项所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为磷系液态抗氧化剂。

9.一种工业零部件，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料。

10.一种如权利要求1-8任一项所述的环氧树脂与磷杂菲和聚磷腈双基协效的阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、称取如下重量份的原料：环氧树脂70-90份，气相阻燃剂1.5-5份，凝聚相阻燃剂1.5-5份，胺类固化剂5-15份和抗氧剂0.5份，分别在80℃干燥至恒重，分别得到干燥的环氧树脂、干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂、干燥的胺类固化剂和干燥的抗氧剂；

S2、将步骤S1得到的干燥的环氧树脂加热搅拌至透明溶液后，加入步骤S1得到的干燥的气相阻燃剂、干燥的凝聚相阻燃剂和干燥的抗氧剂，混合均匀，于80℃真空脱泡，得到组分A；

S3、将步骤S1得到的干燥的胺类固化剂加入到步骤S2得到的组分A中，搅拌混合1min，得到混合物；

S4、将步骤S3得到的混合物先于80℃固化2h，再升温至120℃固化3h，冷却，即得到阻燃复合材料。