CN113388158A - 苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，本发明在确保抑烟性的前提下，并不降低磷系阻燃剂的阻燃效率，具有十分重要的应用价值。

Description

苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用
技术领域
本发明涉及阻燃领域，具体涉及一种苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用。
背景技术
环氧树脂作为三大热固性树脂之一，在胶粘剂、涂料、电器等领域已有着广泛的应用。由于其具有易燃性，极限氧指数LOI仅为19.0％，极易导致火灾的发生，因此，常用磷系阻燃剂DOPO对其进行阻燃处理，然而，近些年来，人们通过对火灾的研究，发现火灾中燃烧时所生的大量烟雾极易导致人员伤亡，因此，在燃烧过程中降低烟雾的产生有着重要的意义。
二茂铁作为一种传统抑烟剂，能够大幅度降低环氧树脂燃烧时的生烟量，但是其与DOPO同时添加进环氧树脂中，会产生拮抗作用，进而降低DOPO的阻燃效果，这限制了其在环氧树脂中的应用。
发明内容
本发明提供一种苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，以克服传统抑烟剂二茂铁会使磷系阻燃剂DOPO阻燃效率下降的缺陷，本发明在确保抑烟性的前提下，并不降低DOPO的阻燃效率，具有十分重要的应用价值。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
苯基磷氢二茂铁(CAS:1191268-47-9)作为抑烟剂在环氧树脂中的应用。
进一步地，所述苯基磷氢二茂铁的结构式如下：
Figure BDA0002409670450000021
进一步地，将苯基磷氢二茂铁与环氧树脂混合搅拌均匀后，加入阻燃剂和固化剂，继续搅拌至完全溶解，然后将混合液进行固化。
进一步地，所述苯基磷氢二茂铁与环氧树脂在60-80℃条件下混合搅拌2-4小时。
进一步地，所述环氧树脂为E51环氧树脂。
进一步地，所述阻燃剂为DOPO。
进一步地，所述固化剂为DDM固化剂。
进一步地，所述苯基磷氢二茂铁、环氧树脂、阻燃剂和固化剂的质量比为(1-2)：100：(20-30)：25。
进一步地，固化条件具体为：在80℃下固化1h，然后在150℃下固化2h，接着在180℃下固化2h，最后在200℃固化2h。
本发明具有以下有益的技术效果：
二茂铁对环氧树脂具有抑烟作用，但是，由于其同样具有助燃作用，会降低磷系阻燃剂DOPO的阻燃效率，而苯基磷氢二茂铁，由于P-C键的存在，燃烧时会产生磷氧自由基，起到抑制火焰的作用。将其应用在环氧树脂中，其既具有二茂铁的抑烟性，又不降低DOPO的阻燃效率，具有十分重要的应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
将1g的苯基磷氢二茂铁与100g E51环氧树脂于80℃混合搅拌2小时，随后加入20g阻燃剂DOPO、25g DDM固化剂，继续搅拌至其完全溶解，随后混合液趁热倒入模具中，80℃固化1h，150℃固化2h，180℃固化2h，200℃固化2h。固化物UL-94通过V1级，LOI为27.4％。烟释放速率：0.13m2/s。
实施例2
将1g的苯基磷氢二茂铁与100g E51环氧树脂于70℃下混合搅拌3小时，随后加入30g阻燃剂DOPO、25g DDM固化剂，继续搅拌至其完全溶解，随后混合液趁热倒入模具中，80℃固化1h，150℃固化2h，180℃固化2h，200℃固化2h。固化物UL-94通过V1/V0级，LOI为29.4％。烟释放速率：0.11m2/s。
实施例3
将2g的苯基磷氢二茂铁与100g E51环氧树脂于60℃下混合搅拌4小时，随后加入30g阻燃剂DOPO、25g DDM固化剂，继续搅拌至其完全溶解，随后混合液趁热倒入模具中，80℃固化1h，150℃固化2h，180℃固化2h，200℃固化2h。固化物UL-94通过V0级，LOI为29.6％。烟释放速率：0.06m2/s。
对比例1
100g E51环氧树脂、20g阻燃剂DOPO、25g DDM固化剂，于60℃下搅拌至其完全溶解，随后混合液趁热倒入模具中，80℃固化1h，150℃固化2h，180℃固化2h，200℃固化2h。固化物UL-94V2/V1级别，LOI为27.2％。烟释放速率0.23m2/s。
对比例2
100g E51环氧树脂、30g阻燃剂DOPO、25g DDM固化剂，于60℃下搅拌至其完全溶解，随后混合液趁热倒入模具中，80℃固化1h，150℃固化2h，180℃固化2h，200℃固化2h。固化物UL-94V1/V0级别，LOI为29.1％。烟释放速率0.20m2/s。
对比例3
将1g的二茂铁与100g E51环氧树脂、20g阻燃剂DOPO、25g DDM固化剂，60℃下搅拌至其完全溶解，随后混合液趁热倒入模具中，80℃固化1h，150℃固化2h，180℃固化2h，200℃固化2h。固化物UL-94通过V2级，LOI为26.4％。烟释放速率：0.16m2/s。
对比例4
将1g的二茂铁与100g E51环氧树脂、30g阻燃剂DOPO、25g DDM固化剂，60℃下搅拌至其完全溶解，随后混合液趁热倒入模具中，80℃固化1h，150℃固化2h，180℃固化2h，200℃固化2h。固化物UL-94通过V1级，LOI为27.8％。烟释放速率：0.13m2/s。
对比例5
将2g的二茂铁与100g E51环氧树脂、30g阻燃剂DOPO、25g DDM固化剂，60℃下搅拌至其完全溶解，随后混合液趁热倒入模具中，80℃固化1h，150℃固化2h，180℃固化2h，200℃固化2h。固化物UL-94通过V2级，LOI为26.1％。烟释放速率：0.12m2/s。
综上可以看出，向环氧树脂中加入苯基磷氢二茂铁后(实施例1～3)，固化物阻燃性能较不加入苯基磷氢二茂铁(对比例1～2)略有提高，而抑烟性则大幅度提高。如实施例3中当苯基磷氢二茂铁添加量为2％时，较对比例2中烟释放速率降幅超过70％。而反应阻燃性能的指标LOI则达到29.6％，UL-94通过V0级别，略高于对比例2中UL-94V1/V0级别，LOI为29.1％。
向环氧树脂中加入苯基磷氢二茂铁(实施例1～3)，其固化物阻燃性和抑烟性较加入传统抑烟剂二茂铁的(对比例3～5)均大幅提升。如实施例3中当苯基磷氢二茂铁添加量为2％时，较对比例5中烟释放速率降幅超过40％，而反应阻燃性能的指标LOI达到29.6％，UL-94通过V0级别。远高于对比例5中的UL-94V2级别，LOI为26.1％。
结合所有实施例和对比例，可说明，苯基磷氢二茂铁具有优良的抑烟效果，且克服了传统抑烟剂二茂铁会使DOPO阻燃效率下降的缺陷。

Claims (9)

1.苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用。
2.根据权利要求1所述的苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，其特征在于，所述苯基磷氢二茂铁的结构式如下：
Figure FDA0002409670440000011
3.根据权利要求1所述的苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，其特征在于，将苯基磷氢二茂铁与环氧树脂混合搅拌均匀后，加入阻燃剂和固化剂，继续搅拌至完全溶解，然后将混合液进行固化。
4.根据权利要求3所述的苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，其特征在于，所述苯基磷氢二茂铁与环氧树脂在60-80℃条件下混合搅拌2-4小时。
5.根据权利要求3所述的苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，其特征在于，所述环氧树脂为E51环氧树脂。
6.根据权利要求3所述的苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，其特征在于，所述阻燃剂为DOPO。
7.根据权利要求3所述的苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，其特征在于，所述固化剂为DDM固化剂。
8.根据权利要求3所述的苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，其特征在于，所述苯基磷氢二茂铁、环氧树脂、阻燃剂和固化剂的质量比为(1-2)：100：(20-30)：25。
9.根据权利要求3所述的苯基磷氢二茂铁作为抑烟剂在环氧树脂中的应用，其特征在于，固化条件具体为：在80℃下固化1h，然后在150℃下固化2h，接着在180℃下固化2h，最后在200℃固化2h。
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