CN115851199B - 一种新型阻燃剂改性环氧树脂胶膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阻燃胶膜技术领域,且公开了一种新型阻燃剂改性环氧树脂胶膜,以2,6,7‑三氧杂‑1‑磷杂双环(2.2.2)辛烷‑4‑甲醇‑1‑氧化物、三聚氯氰、石墨烯为原料,得到磷杂双环‑三嗪衍生物改性石墨烯,进一步得到磷‑氮‑石墨烯协同阻燃环氧树脂胶膜,石墨烯加速应力转移,使得环氧树脂胶膜具有优异的力学性能和较好的剥离强度,同时石墨烯形成阻隔层,有效抑制可燃性气体的挥发,三嗪衍生物在高温下分解形成大量的挥发性气体,形成膨胀、多孔炭层,而磷杂双环受热分解为磷酸衍生物,促进环氧树脂成炭,并与石墨烯一起形成致密炭层,三者协同抑制物质和能量的传递,从而终止环氧树脂胶膜的燃烧。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体为一种新型阻燃剂改性环氧树脂胶膜及其制备方法。
背景技术
环氧胶膜指的是以环氧树脂为主要成分的胶膜,环氧树脂是一种热固性高分子聚合物,具有优良的粘接性、优异的电绝缘性、较好的化学稳定性、较低的成本、加工工艺简单等优点,可以制成涂料、浇注料、胶膜、胶膜等,其中环氧树脂胶膜具有较高的粘结强度、较低的收缩率、较广的粘结面等优点,在航空航天、电子器件、交通运输、建筑材料、国防军工等领域广泛应用,但是环氧树脂的主链存在大量的苯环和杂环,分子链韧性较差,使得环氧树脂固化之后力学性能较差,同时环氧树脂易燃,在使用的过程中存在安全隐患,一定程度上制约了环氧树脂胶膜的应用范围。
需要对环氧树脂进行化学改性,以提高环氧树脂的综合性能,从而拓宽环氧树脂胶膜的应用范围,传统的无卤阻燃环氧树脂的方法是通过物理或者化学的方式引入含磷、氮等化合物,以达到阻燃的目的,但是这种方法存在一些缺陷,例如需要添加大量的阻燃剂,容易使得环氧树脂的热稳定性和力学性能变得更差,石墨烯独特的二维片层结构,具有超高的比表面积、较好的力学性能、优良的物理阻隔效应等优点,为聚合物阻燃纳米复合材料打开了新的世界,但是石墨烯在聚合物基体中的分散性较差,容易团聚,极大地影响了对聚合物的改性效果,但是石墨烯的阻燃性能有待提高,相较之无机阻燃剂,有机阻燃剂阻燃效果更好,主要有磷系阻燃剂和磷氮膨胀型阻燃剂等,其中磷氮膨胀型阻燃剂有着更好的阻燃性能,与石墨烯复配,显著改善了环氧树脂胶膜的综合性能。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种新型阻燃剂改性环氧树脂胶膜及其制备方法,该胶膜是一种磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶膜,解决了环氧树脂胶膜阻燃性能不好、力学性能较差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种新型阻燃剂改性环氧树脂胶膜,所述环氧树脂胶膜制备方法如下:
(1)用二氯亚砜对石墨烯进行酰氯化改性,得到酰氯化石墨烯;
(2)用乙二醇、2-羟基乙胺与三聚氯氰进行化学反应,得到2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪,分子式为C9H15N4O5;
(3)向反应瓶中加入乙腈溶剂、1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物,超声分散均匀,一边超声处理一边逐滴滴加催化剂吡啶,进行取代反应,冷却至室温,旋蒸除去溶剂,用甲苯、三氯甲烷洗涤干净并干燥,得到酸酐化磷杂双环衍生物,分子式为C16H13O8;
(4)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂、催化剂三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯,超声分散均匀,进行取代反应,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到三嗪衍生物改性石墨烯;
(5)向反应瓶中加入去离子水溶剂、催化剂对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯,超声分散均匀,进行酯化反应,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯;
(6)向反应瓶中加入丙酮溶剂、磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51,超声分散均匀,加入固化剂甲基六氢苯酐、固化促进剂吡啶、增韧剂聚醚砜、消泡剂二甲基硅油,超声分散均匀,真空除泡,得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂浆料;
(7)将环氧树脂浆料涂抹于玻璃板上,于温度为65℃~75℃的条件下固化成膜,揭膜,得环氧树脂胶膜。
优选的,所述步骤(3)中1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物、吡啶的质量比为80-160:100:1-5。
优选的,所述步骤(3)中取代反应的条件为在氮气氛围中80-100℃下反应4-8h。
优选的,所述步骤(4)中三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯的质量比为20-40:60-120:100。
优选的,所述步骤(4)中取代反应的条件为在氮气氛围中10-30℃下反应10-18h。
优选的,所述步骤(5)中对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯的质量比为2-4:80-160:100。
优选的,所述步骤(5)中酯化反应的条件为在180-220℃下反应8-12h。
优选的,所述步骤(6)中磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51、甲基六氢苯酐、吡啶、聚醚砜、二甲基硅油的质量比为6-12:100:50-90:0.05-0.09:6-10:1-2。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比,本发明具备以下有益的技术效果:
该一种磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶膜,在催化剂吡啶的作用下,1,2,4-偏苯三酸酐酰氯上的酰氯基团与2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物上的羟基发生取代反应,得到酸酐化磷杂双环衍生物,在催化剂三乙胺的作用下,2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪上2-羟基乙胺基的羟基与酰氯化石墨烯上的酰氯基团发生取代反应,得到三嗪衍生物改性石墨烯,在催化剂对甲苯磺酸的作用下,进一步与酸酐化磷杂双环衍生物上的酸酐基团发生开环酯化反应,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯,在石墨烯基体中引入磷氮阻燃小分子,进一步得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶膜,使得石墨烯在环氧树脂胶膜基体中可以分散均匀,减少了团聚现象。
该一种磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶膜,石墨烯具有较高的比表面积、较高的强度和刚性,同时石墨烯均匀分散在环氧树脂基体中,形成三维网状结构,二者协同加速应力的吸收和转移,使得环氧树脂胶膜具有优异的力学性能和较好的剥离强度,磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯的引入,延缓了环氧树脂胶膜的点燃时间,同时石墨烯的片层结构形成阻隔层,有效抑制可燃性气体的挥发,减少气相和环氧树脂胶膜之间的热量和质量交换,三嗪衍生物在高温下分解形成大量的挥发性气体,破坏内部炭层,形成膨胀、多孔炭层,延长了可燃性气体的传输路径,进一步抑制了气相和环氧树脂胶膜之间的传质和传热,抑制内部材料的进一步燃烧,而磷杂双环受热分解为磷酸衍生物,促进环氧树脂胶膜成炭,并与均匀分散的石墨烯一起形成致密的炭层,进一步抑制热扩散和热传递,减小热释放速率和可燃性气体的释放量,从而终止环氧树脂胶膜的燃烧。
附图说明
图1是酸酐化磷杂双环衍生物反应原理图;
图2是三嗪衍生物改性石墨烯反应原理图;
图3是磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯反应原理图。
具体实施方式
为实现上述目的,本发明提供如下具体实施方式和实施例:一种新型阻燃剂改性环氧树脂胶膜,所述环氧树脂胶膜制备方法如下:
(1)用二氯亚砜对石墨烯进行酰氯化改性,得到酰氯化石墨烯;
(2)用乙二醇、2-羟基乙胺与三聚氯氰进行化学反应,得到2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪,分子式为C9H15N4O5;
(3)向反应瓶中加入乙腈溶剂、1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物,超声分散均匀,一边超声处理一边逐滴滴加催化剂吡啶,其中1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物、吡啶的质量比为80-160:100:1-5,在氮气氛围中80-100℃下进行取代反应4-8h,冷却至室温,旋蒸除去溶剂,用甲苯、三氯甲烷洗涤干净并干燥,得到酸酐化磷杂双环衍生物,分子式为C16H13O8;
(4)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂、催化剂三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯,三者的质量比为20-40:60-120:100,超声分散均匀,在氮气氛围中10-30℃下进行取代反应10-18h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到三嗪衍生物改性石墨烯;
(5)向反应瓶中加入去离子水溶剂、催化剂对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯,三者的质量比为2-4:80-160:100,超声分散均匀,在180-220℃下进行酯化反应8-12h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯;
(6)向反应瓶中加入丙酮溶剂、磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51,超声分散均匀,加入固化剂甲基六氢苯酐、固化促进剂吡啶、增韧剂聚醚砜、消泡剂二甲基硅油,其中磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51、甲基六氢苯酐、吡啶、聚醚砜、二甲基硅油的质量比为6-12:100:50-90:0.05-0.09:6-10:1-2,超声分散均匀,真空除泡,得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶浆;
(7)将环氧树脂浆料涂抹于玻璃板上,于温度为65℃~75℃的条件下固化成膜,揭膜,得环氧树脂胶膜。
实施例1
(1)用二氯亚砜对石墨烯进行酰氯化改性,得到酰氯化石墨烯;
(2)用乙二醇、2-羟基乙胺与三聚氯氰进行化学反应,得到2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪,分子式为C9H15N4O5;
(3)向反应瓶中加入乙腈溶剂、1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物,超声分散均匀,一边超声处理一边逐滴滴加催化剂吡啶,其中1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物、吡啶的质量比为80:100:1,在氮气氛围中80℃下进行取代反应4h,冷却至室温,旋蒸除去溶剂,用甲苯、三氯甲烷洗涤干净并干燥,得到酸酐化磷杂双环衍生物,分子式为C16H13O8;
(4)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂、催化剂三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯,三者的质量比为20:60:100,超声分散均匀,在氮气氛围中10℃下进行取代反应10h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到三嗪衍生物改性石墨烯;
(5)向反应瓶中加入去离子水溶剂、催化剂对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯,三者的质量比为2:80:100,超声分散均匀,在180℃下进行酯化反应8h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯;
(6)向反应瓶中加入丙酮溶剂、磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51,超声分散均匀,加入固化剂甲基六氢苯酐、固化促进剂吡啶、增韧剂聚醚砜、消泡剂二甲基硅油,其中磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51、甲基六氢苯酐、吡啶、聚醚砜、二甲基硅油的质量比为6:100:50:0.05:6:1,超声分散均匀,真空除泡,得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶浆;
(7)将环氧树脂浆料涂抹于玻璃板上,于温度为65℃的条件下固化成膜,揭膜,得环氧树脂胶膜。
实施例2
(1)用二氯亚砜对石墨烯进行酰氯化改性,得到酰氯化石墨烯;
(2)用乙二醇、2-羟基乙胺与三聚氯氰进行化学反应,得到2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪,分子式为C9H15N4O5;
(3)向反应瓶中加入乙腈溶剂、1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物,超声分散均匀,一边超声处理一边逐滴滴加催化剂吡啶,其中1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物、吡啶的质量比为100:100:2,在氮气氛围中85℃下进行取代反应5h,冷却至室温,旋蒸除去溶剂,用甲苯、三氯甲烷洗涤干净并干燥,得到酸酐化磷杂双环衍生物,分子式为C16H13O8;
(4)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂、催化剂三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯,三者的质量比为25:75:100,超声分散均匀,在氮气氛围中15℃下进行取代反应12h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到三嗪衍生物改性石墨烯;
(5)向反应瓶中加入去离子水溶剂、催化剂对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯,三者的质量比为2.5:100:100,超声分散均匀,在190℃下进行酯化反应9h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯;
(6)向反应瓶中加入丙酮溶剂、磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51,超声分散均匀,加入固化剂甲基六氢苯酐、固化促进剂吡啶、增韧剂聚醚砜、消泡剂二甲基硅油,其中磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51、甲基六氢苯酐、吡啶、聚醚砜、二甲基硅油的质量比为7.5:100:60:0.06:7:1.25,超声分散均匀,真空除泡,得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶浆;
(7)将环氧树脂浆料涂抹于玻璃板上,于温度为70℃的条件下固化成膜,揭膜,得环氧树脂胶膜。
实施例3
(1)用二氯亚砜对石墨烯进行酰氯化改性,得到酰氯化石墨烯;
(2)用乙二醇、2-羟基乙胺与三聚氯氰进行化学反应,得到2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪,分子式为C9H15N4O5;
(3)向反应瓶中加入乙腈溶剂、1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物,超声分散均匀,一边超声处理一边逐滴滴加催化剂吡啶,其中1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物、吡啶的质量比为12:100:3,在氮气氛围中90℃下进行取代反应6h,冷却至室温,旋蒸除去溶剂,用甲苯、三氯甲烷洗涤干净并干燥,得到酸酐化磷杂双环衍生物,分子式为C16H13O8;
(4)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂、催化剂三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯,三者的质量比为30:90:100,超声分散均匀,在氮气氛围中20℃下进行取代反应14h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到三嗪衍生物改性石墨烯;
(5)向反应瓶中加入去离子水溶剂、催化剂对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯,三者的质量比为3:120:100,超声分散均匀,在200℃下进行酯化反应10h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯;
(6)向反应瓶中加入丙酮溶剂、磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51,超声分散均匀,加入固化剂甲基六氢苯酐、固化促进剂吡啶、增韧剂聚醚砜、消泡剂二甲基硅油,其中磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51、甲基六氢苯酐、吡啶、聚醚砜、二甲基硅油的质量比为9:100:70:0.07:8:1.5,超声分散均匀,真空除泡,得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶浆;
(7)将环氧树脂浆料涂抹于玻璃板上,于温度为75℃的条件下固化成膜,揭膜,得环氧树脂胶膜。
实施例4
(1)用二氯亚砜对石墨烯进行酰氯化改性,得到酰氯化石墨烯;
(2)用乙二醇、2-羟基乙胺与三聚氯氰进行化学反应,得到2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪,分子式为C9H15N4O5;
(3)向反应瓶中加入乙腈溶剂、1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物,超声分散均匀,一边超声处理一边逐滴滴加催化剂吡啶,其中1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物、吡啶的质量比为140:100:4,在氮气氛围中95℃下进行取代反应7h,冷却至室温,旋蒸除去溶剂,用甲苯、三氯甲烷洗涤干净并干燥,得到酸酐化磷杂双环衍生物,分子式为C16H13O8;
(4)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂、催化剂三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯,三者的质量比为35:105:100,超声分散均匀,在氮气氛围中25℃下进行取代反应16h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到三嗪衍生物改性石墨烯;
(5)向反应瓶中加入去离子水溶剂、催化剂对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯,三者的质量比为3.5:140:100,超声分散均匀,在210℃下进行酯化反应11h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯;
(6)向反应瓶中加入丙酮溶剂、磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51,超声分散均匀,加入固化剂甲基六氢苯酐、固化促进剂吡啶、增韧剂聚醚砜、消泡剂二甲基硅油,其中磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51、甲基六氢苯酐、吡啶、聚醚砜、二甲基硅油的质量比为10.5:100:80:0.08:9:1.75,超声分散均匀,真空除泡,得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶浆;
(7)将环氧树脂浆料涂抹于玻璃板上,于温度为70℃的条件下固化成膜,揭膜,得环氧树脂胶膜。
实施例5
(1)用二氯亚砜对石墨烯进行酰氯化改性,得到酰氯化石墨烯;
(2)用乙二醇、2-羟基乙胺与三聚氯氰进行化学反应,得到2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪,分子式为C9H15N4O5;
(3)向反应瓶中加入乙腈溶剂、1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物,超声分散均匀,一边超声处理一边逐滴滴加催化剂吡啶,其中1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物、吡啶的质量比为160:100:5,在氮气氛围中100℃下进行取代反应8h,冷却至室温,旋蒸除去溶剂,用甲苯、三氯甲烷洗涤干净并干燥,得到酸酐化磷杂双环衍生物,分子式为C16H13O8;
(4)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂、催化剂三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯,三者的质量比为40:120:100,超声分散均匀,在氮气氛围中30℃下进行取代反应18h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到三嗪衍生物改性石墨烯;
(5)向反应瓶中加入去离子水溶剂、催化剂对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯,三者的质量比为4:160:100,超声分散均匀,在220℃下进行酯化反应12h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯;
(6)向反应瓶中加入丙酮溶剂、磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51,超声分散均匀,加入固化剂甲基六氢苯酐、固化促进剂吡啶、增韧剂聚醚砜、消泡剂二甲基硅油,其中磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51、甲基六氢苯酐、吡啶、聚醚砜、二甲基硅油的质量比为12:100:90:0.09:10:2,超声分散均匀,真空除泡,得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶浆;
(7)将环氧树脂浆料涂抹于玻璃板上,于温度为68℃的条件下固化成膜,揭膜,得环氧树脂胶膜。
对比例1
(1)用二氯亚砜对石墨烯进行酰氯化改性,得到酰氯化石墨烯;
(2)用乙二醇、2-羟基乙胺与三聚氯氰进行化学反应,得到2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪,分子式为C9H15N4O5;
(3)向反应瓶中加入乙腈溶剂、1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物,超声分散均匀,一边超声处理一边逐滴滴加催化剂吡啶,其中1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物、吡啶的质量比为64:100:0.8,在氮气氛围中90℃下进行取代反应6h,冷却至室温,旋蒸除去溶剂,用甲苯、三氯甲烷洗涤干净并干燥,得到酸酐化磷杂双环衍生物,分子式为C16H13O8;
(4)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂、催化剂三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯,三者的质量比为16:48:100,超声分散均匀,在氮气氛围中20℃下进行取代反应14h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到三嗪衍生物改性石墨烯;
(5)向反应瓶中加入去离子水溶剂、催化剂对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯,三者的质量比为1.6:64:100,超声分散均匀,在200℃下进行酯化反应10h,冷却至室温,离心分离,用去离子水洗涤干净并干燥,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯;
(6)向反应瓶中加入丙酮溶剂、磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51,超声分散均匀,加入固化剂甲基六氢苯酐、固化促进剂吡啶、增韧剂聚醚砜、消泡剂二甲基硅油,其中磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51、甲基六氢苯酐、吡啶、聚醚砜、二甲基硅油的质量比为4.8:100:40:0.04:4.8:0.8,超声分散均匀,真空除泡,得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶浆;将环氧树脂浆料涂抹于玻璃板上,于温度为75℃的条件下固化成膜,揭膜,得环氧树脂胶膜。
将实施例和对比例中得到的磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶膜高温固化,采用ASR-4328型氧指数仪测试其极限氧指数。
将实施例和对比例中得到的磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶膜倒入模具内,高温固化,采用WDZ-10型万能试验机测试其拉伸强度和剥离强度。
Claims (1)
1.一种新型阻燃剂改性环氧树脂胶膜的制备方法,其特征在于,该环氧树脂胶膜包括磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯和环氧树脂,所述磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯和环氧树脂重量份配比为:6-12:100,所述石墨烯均匀分散在环氧树脂基体中,形成三维网状结构;
所述环氧树脂胶膜的制备方法如下:
(1)用二氯亚砜对石墨烯进行酰氯化改性,得到酰氯化石墨烯;
(2)用乙二醇、2-羟基乙胺与三聚氯氰进行化学反应,得到2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪,分子式为C9H15N4O5;
(3)向乙腈溶剂中加入1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物,超声分散均匀,一边超声处理一边逐滴滴加催化剂吡啶,进行取代反应,冷却,旋蒸除去溶剂,洗涤并干燥,得到酸酐化磷杂双环衍生物,分子式为C16H13O8;
(4)向四氢呋喃溶剂中加入催化剂三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯,超声分散均匀,进行取代反应,冷却,离心分离,洗涤并干燥,得到三嗪衍生物改性石墨烯;
(5)向去离子水溶剂中加入催化剂对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯,超声分散均匀,进行酯化反应,冷却,离心分离,洗涤并干燥,得到磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯;
(6)向丙酮溶剂中加入磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51,超声分散均匀,加入固化剂甲基六氢苯酐、固化促进剂吡啶、增韧剂聚醚砜、消泡剂二甲基硅油,超声分散均匀,真空除泡,得到磷-氮-石墨烯协同阻燃环氧树脂胶浆;
(7)将环氧树脂胶浆涂抹于玻璃板上,于温度为65℃~75℃的条件下固化成膜,揭膜,得环氧树脂胶膜;
所述步骤(3)中1,2,4-偏苯三酸酐酰氯、2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物、吡啶的质量比为80-160:100:1-5;
所述步骤(3)中取代反应的条件为在氮气氛围中80-100℃下反应4-8h;
所述步骤(4)中三乙胺、2-(2-羟基乙胺基)-4,6-二乙二醇基-1,3,5-三嗪、酰氯化石墨烯的质量比为20-40:60-120:100;
所述步骤(4)中取代反应的条件为在氮气氛围中10-30℃下反应10-18h;
所述步骤(5)中对甲苯磺酸、酸酐化磷杂双环衍生物、三嗪衍生物改性石墨烯的质量比为2-4:80-160:100;
所述步骤(5)中酯化反应的条件为在180-220℃下反应8-12h;
所述步骤(6)中磷杂双环-三嗪衍生物改性石墨烯、环氧树脂E-51、甲基六氢苯酐、吡啶、聚醚砜、二甲基硅油的质量比为6-12:100:50-90:0.05-0.09:6-10:1-2。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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