TWI669380B - 含磷矽阻燃劑、其製備方法、阻燃樹脂組合物、預浸料和覆金屬箔層壓板 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種反應性含磷矽阻燃劑、其製備方法、阻燃樹脂組合物、預浸料和覆金屬箔層壓板。本發明的反應性含磷矽阻燃劑具有式（I）所示的結構，可以同時起到熱固性樹脂的固化劑和無鹵阻燃劑的功效，在較低的磷含量下可達到UL94 V-0的阻燃效果。

Description

含磷矽阻燃劑、其製備方法、阻燃樹脂組合物、預浸料和覆金屬箔層壓板
本發明涉及阻燃劑技術領域，特別涉及一種具有阻燃性的含磷矽活性酯、其製備方法和應用。
隨著合成材料工業的發展和應用領域的不斷拓展，阻燃劑在化學建材、電子電器、交通運輸、航太航空、日用家具、室內裝飾、衣食住行等各個領域中具有廣闊的市場前景。
新型阻燃劑的研發具有三個趨勢：由小分子阻燃劑向齊聚物阻燃劑發展；由單一阻燃體系向多種阻燃元素“協同”阻燃體系發展；由添加型阻燃劑向反應型阻燃劑發展。
有機磷系阻燃劑是一種阻燃性能較好的阻燃劑，可代替鹵化系阻燃劑，是一種對環境友好的阻燃劑。其中，以9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（簡稱DOPO）、1,8-二萘基-1,3,2-二氧雜環磷化氫（簡稱NDPO）、9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜蒽-10-氧化物（簡稱DPPO）、10-(2,5-二羥基苯基)-10H-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（簡稱DOPO-HQ）、二苯基蒽醌氧化瞵（簡稱DPPQ）為代表的含磷阻燃劑，因其良好的阻燃性能被廣泛用作環氧樹脂阻燃劑。有機矽阻燃劑是一種新型高效、低毒、防熔滴、環境友好的無鹵阻燃劑，也是一種成炭型抑煙劑。有機矽阻燃劑在賦予基材優異的阻燃性能之外，還能改善基材的加工性能、耐熱性能等。因此，作為阻燃劑的後起之秀，從20世紀80年代開始得到迅速發展。
在覆銅板技術領域中，目前採用的阻燃劑主要是含溴體系和無鹵含磷體系，一般含溴體系配方中溴含量需達到15%以上阻燃性能方能達到V-0水準，高的溴含量降低了體系的耐熱性和產生溴化氫氣體。此外，近年來在含溴、氯等鹵素的電子電氣設備廢棄物的燃燒產物中已檢測出二噁英、二苯並呋喃等致癌物質，因此溴化環氧樹脂的應用受到限制。為降低體系中的溴含量，可加入具有阻燃效果的特殊結構樹脂，但成本大幅度增加。對於無鹵含磷體系而言，磷含量至少要達到2.5%阻燃才能達到V-0。由於添加大量的含磷樹脂，材料的脆性大，加工性不良，並且含磷樹脂的價格高，產品成本高居不下。
經發明人研究發現，以具有反應性的主鏈型含磷矽阻燃劑作為熱固性樹脂（例如環氧樹脂）的固化劑，可以同時起到固化劑和無鹵阻燃劑的功效，在較低的磷含量下可達到UL94 V-0的阻燃效果；由於該阻燃劑具有反應性基團，不會在後期使用過程中遷移析出而影響使用性能，且主鏈結構含有有機矽鏈段，具有良好的工藝加工性，從而完成了本發明。
本發明的目的可以通過以下技術方案實現。
本發明的一個方面提供一種反應性含磷矽阻燃劑，所述反應性含磷矽阻燃劑具有式（I）所示的結構： （I） 其中，n=1~5的整數； R1及R2各自獨立地為C6-C18芳基、C6-C18芳氧基、C1-C6脂族基團、C1-C6烷氧基或C2-C6烯基； A為 、 、 、 中的任意一種； B為 、 、 中的任意一種。
在某些實施方案中，R1及R2各自獨立地為苯基、C1-C5烷基或乙烯基。
本發明的另一方面提供一種製備上述反應性含磷矽阻燃劑的方法，所述方法包括：在催化劑存在下，由9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）衍生物或二苯基磷氧（DPO）衍生物與二鹵矽烷反應，得到具有式（I）所示結構的反應性含磷矽阻燃劑，其中所述DOPO衍生物選自DOPO與苯醌的反應產物（10-(2,5-二羥基苯基)-10H-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO-HQ））、DOPO與1,4-萘醌的反應產物（DOPO-NQ），所述DPO衍生物選自DPO與苯醌的反應產物（DPO-HQ）和DPO與1,4-萘醌的反應產物（DPO-NQ）。
在某些實施方案中，所述DOPO衍生物或DPO衍生物與二鹵矽烷的莫耳數之比為1 : (0.5~5)，優選1 : (0.5~1)。
在某些實施方案中，所述二鹵矽烷具有 結構，其中R1及R2如請求項1中所定義，X為鹵素，優選氯。
在某些實施方案中，所述催化劑選自三乙胺、吡啶、氫氧化鈉、氫氧化鉀、無水碳酸鈉、無水碳酸鉀、甲醇鈉，更優選地，所述催化劑為三乙胺。
在某些實施方案中，所述催化劑用量為DOPO衍生物或DPO衍生物莫耳數的2~4倍，更優為2.2~3倍。
在某些實施方案中，反應在溶劑體系中進行，所述溶劑體系選自二甲基甲醯胺（DMF）、二甲基乙醯胺（DMAc）和N-甲基吡咯烷酮（NMP）；優選地，以DMAc作為溶劑時，反應體系濃度為15%~30%；以DMAc為溶劑時，反應體系濃度為18~25%。
在某些實施方案中，反應溫度為常溫至120℃，反應時間為5~20小時；更優選地，反應溫度為50~120℃，反應時間為7~12小時。
在某些實施方案中，反應在保護性氣體存在下進行，優選的保護性氣體為氮氣。
在某些實施方案中，所述方法還包括反應後的後處理步驟，所述後處理包括過濾和任選的蒸除低沸物，還包括隨後的洗滌和乾燥。
優選地，所述洗滌所用的試劑選自醇類溶劑、酯類溶劑和去離子水，更優去離子水。
本發明的另一方面提供一種阻燃樹脂組合物，所述阻燃樹脂組合物包含熱固性樹脂、固化劑、如上所述的反應性含磷矽阻燃劑，以及任選的填料和固化促進劑。
在某些實施方案中，所述反應性含磷矽阻燃劑占所述阻燃樹脂組合物總重量的5~30%，優選5~20%。
在某些實施方案中，所述阻燃樹脂組合物中磷的重量含量小於2.5%，更優選小於1%。
在某些實施方案中，所述阻燃樹脂組合物中磷的重量含量大於0.7%。
在某些實施方案中，所述阻燃樹脂組合物中矽的重量含量大於0.5%。
在某些實施方案中，所述阻燃樹脂組合物中磷的重量含量大於0.7%且矽的重量含量大於0.5%。
在某些實施方案中，所述熱固性樹脂選自環氧樹脂、聚胺酯樹脂、氰酸酯樹脂、苯並噁嗪樹脂中的一種或多種；以阻燃樹脂組合物中有機固形物總量為100重量份計，熱固性樹脂的含量可以為30~95重量份，優選30~60重量份。
在某些實施方案中，所述固化劑選自酚醛類固化劑、胺類固化劑、酸酐類固化劑、活性酯、自由基引發劑的一種或多種；以阻燃樹脂組合物中有機固形物總量為100重量份計，固化劑的含量可以為5-50重量份，優選10-30重量份。
在某些實施方案中，所述活性酯固化劑是由一種通過脂肪環烴結構連接的酚類化合物、二官能度羧酸芳香族化合物或酸性鹵化物及一種單羥基化合物反應而得。所述二官能度羧酸芳香族化合物或酸性鹵化物用量為1 mol，通過脂肪環烴結構連接的酚類化合物用量為0.05～0.75 mol，單羥基化合物用量為0.25～0.95 mol。活性酯固化劑可包括下述結構式的活性酯： 其中式中X為苯環或萘環，j為0或1，k為0或1，n表示平均重複單元為0.25‑1.25。
在某些實施方案中，所述填料選自氫氧化鋁、勃姆石、二氧化矽、滑石粉、雲母、硫酸鋇、立德粉、碳酸鈣、矽灰石、高嶺土、水鎂石、矽藻土、膨潤土、或浮石粉中的任意一種或者至少兩種的混合物；以阻燃樹脂組合物中有機固形物總量為100重量份計，填料的含量可以為0-100重量份，優選10-50重量份。
在某些實施方案中，所述固化促進劑為咪唑類固化促進劑、有機膦固化促進劑或三級胺固化促進劑中的任意一種或者至少兩種的混合物；以阻燃樹脂組合物中有機固形物總量為100重量份計，固化促進劑的含量可以為0.01-2重量份，優選0.05-1.5重量份。
本發明的另一方面提供一種預浸料，所述預浸料包括基材及通過浸漬或塗覆而附著於基材上的如上所述的阻燃樹脂組合物。
在某些實施方案中，所述基材為玻璃纖維布，材料可以是無機纖維（例如E玻璃、D玻璃、L玻璃、M玻璃、S玻璃、T玻璃、NE玻璃、石英等玻璃纖維）或有機纖維（例如聚醯亞胺、聚醯胺、聚酯、聚苯醚、液晶聚合物等），優選E玻璃纖維布。
在某些實施方案中，所述預浸潤料是由半固化狀態的環氧改性丙烯酸酯樹脂組合物和基材形成。預浸料的形成過程可以為：清漆狀態的環氧改性丙烯酸酯樹脂組合物浸潤基材，經過加熱使溶劑揮發並轉變為半固化狀態。
本發明的另一方面還提供一種覆金屬箔層壓板，所述覆金屬箔層壓板包括至少一張如上所述的預浸料及覆於預浸料一側或兩側的金屬箔。
本發明具有以下技術效果中的至少一種： （1）本發明通過將DOPO結構或DPO結構與矽烷結構構築在同一分子的主鏈結構上，能在較低的磷含量下實現V-0，且阻燃劑主鏈結構中含有有機矽鏈段，具有良好的工藝加工性，改善了含磷化合物脆、耐濕熱性差等缺點； （2）本發明的阻燃劑為端基具有反應性基團，不會發生板材後期使用過程中析出的風險； （3）與現有常用的磷酸酯結構的磷矽阻燃劑相比，本發明的阻燃劑的主鏈含有Si-O-C結構，其具有更低的耐熱性和更低的極性；並且相對於磷酸酯結構，其DOPO或DPO結構具有更優的阻燃效率，由此樹脂組合物及其製作的覆銅板具有優異的耐熱性和阻燃性； （4）可以控制或調節反應性含磷矽阻燃劑中P和Si的比例，以適應在不同材料中的應用。
下面以具體實施例的方式描述本發明的某些實施方式，但本發明的實施方式不限於這些實施例。
製備例1（配比5:4）
將240 g DOPO-HQ和1200 g DMAc於裝有攪拌器、冷凝回流管、溫度計的四口燒瓶中攪拌20~30min，同時通入氮氣，待其充分分散後，一次性加入二苯基二氯矽烷150 g，並緩慢滴加三乙胺催化劑，控制164 g三乙胺於1h左右滴完，然後升溫至70℃反應12h左右，然後過濾、水洗、乾燥，得到產物377 g，通過GPC測試其Mn=1100，其阻燃劑中P含量：6.7%，Si含量：4.79%，編號為PSi-54。
製備例2（配比4:3）
將256 g DOPO-HQ和1200 g DMAc於裝有攪拌器、冷凝回流管、溫度計的四口燒瓶中攪拌20~30min，同時通入氮氣，待其充分分散後，一次性加入二苯基二氯矽烷150 g，並緩慢滴加三乙胺催化劑，控制176 g三乙胺於1h左右滴完，然後升溫至100℃反應12h左右，然後過濾、水洗、乾燥，得到產物377 g，通過GPC測試其Mn=800，其阻燃劑中P含量：6.83%，Si含量：4.57%，編號為PSi-43。
製備例3（配比3:2）
將288 g DOPO-NQ和1200 g DMAc於裝有攪拌器、冷凝回流管、溫度計的四口燒瓶中攪拌20~30min，同時通入氮氣，待其充分分散後，一次性加入二甲基二氯矽烷150 g，並緩慢滴加三乙胺催化劑，控制198 g三乙胺於1h左右滴完，然後升溫至90℃反應12h左右，然後過濾、水洗、乾燥，得到產物377 g，通過GPC測試其Mn=486，其阻燃劑中P含量：7.06%，Si含量：4.21%，編號為PSi-32。
製備例4（配比2:1）
將384 g DOPO-HQ和1200 g DMAc於裝有攪拌器、冷凝回流管、溫度計的四口燒瓶中攪拌20~30min，同時通入氮氣，待其充分分散後，一次性加入二苯基二氯矽烷150 g，並緩慢滴加三乙胺催化劑，控制264 g三乙胺於1h左右滴完，然後升溫至90℃反應12h左右，然後過濾、水洗、乾燥，得到產物377 g，通過GPC測試其Mn=473，其阻燃劑中P含量：7.57%，Si含量：3.38%，編號為PSi-21。
圖1顯示了所製備的磷矽阻燃劑搭配環氧樹脂(宏昌128E)的DSC反應曲線。該曲線通過環氧樹脂與磷矽阻燃劑品質比1:1，並加入適當的溶劑甲乙酮(MEK)和適量的固化促進劑混合均勻，配製成膠液，採用DSC儀器在10℃/min的升溫條件下測試獲得。從圖中可以看出，在180~250℃之間有強烈的反應放熱峰，說明該磷矽阻燃劑能與環氧樹脂反應形成交聯網路，即，本發明的阻燃劑不是以游離態形式存在於板材中，從而在後期使用過程不存在阻燃劑析出的風險。
實施例1
將100 g雙酚A環氧樹脂(牌號：宏昌128E)與10 g阻燃劑PSi-21置於燒杯中，邊加熱邊攪拌，使阻燃劑充分熔融混合到環氧樹脂中，待體系變為透明均一時，加入固化劑DDS（4,4-二胺基二苯碸）34 g，同樣熔融混合變為均一透明，隨即倒入模具中，100℃下真空脫泡30min，160℃/1h-200℃/1h-220℃/1h程序升溫固化製備澆注體，自然冷去，脫模後澆注體為淡黃透明。其澆注體中的P含量：0.417%，Si含量：0.188%，澆注體阻燃性，Tg以及Td5%列於表1中，澆注體編號PSi-21-10。
實施例2~12
採用實施例1一樣方法製備澆注體，例如加入20 g阻燃劑PSi-21於128+DDS組合中，記為PSi-21-20；如此分別編號為PSi-21-20、PSi-21-30、PSi-32-10、PSi-32-20、PSi-32-30、PSi-43-10、PSi-43-20、PSi-43-30、PSi-54-10、PSi-54-20、PSi-54-30。
實施例13
將70 g雙酚A環氧樹脂(牌號：宏昌128E)、30 g氰酸酯（牌號：揚州天啟CE01PS）與20 g阻燃劑PSi-43置於燒杯中，邊加熱邊攪拌，使阻燃劑充分熔融混合到環氧樹脂中，待體系變為透明均一時，加入固化劑DDS（4,4-二胺基二苯碸）24 g，同樣熔融混合變為均一透明，隨即倒入模具中，100℃下真空脫泡30min，160℃/1h-200℃/1h-220℃/1h程序升溫固化製備澆注體，自然冷去，脫模後澆注體為淡黃透明。其澆注體中的P含量：0.832%，Si含量：0.581%，澆注體阻燃性，Tg以及Td5%列於表1中，澆注體編號CE-43-20。
實施例14
將70 g雙酚A環氧樹脂(牌號：宏昌128E)、30 g苯並噁嗪（牌號：HUNTSMAN 8290）與20 g阻燃劑PSi-43置於燒杯中，邊加熱邊攪拌，使阻燃劑充分熔融混合到環氧樹脂中，待體系變為透明均一時，加入固化劑DDS（4,4-二胺基二苯碸）24 g，同樣熔融混合變為均一透明，隨即倒入模具中，100℃下真空脫泡30min，160℃/1h-200℃/1h-220℃/1h程序升溫固化製備澆注體，自然冷去，脫模後澆注體為淡黃透明。其澆注體中的P含量：0.832%，Si含量：0.581%，澆注體阻燃性，Tg以及Td5%列於表1中，澆注體編號BOZ-43-20。
比較例1
將100 g雙酚A環氧樹脂(牌號：宏昌128E)與固化劑DDS（4,4-二胺基二苯碸）34 g置於燒杯中，邊加熱邊攪拌，使DDS充分熔融混合到環氧樹脂中，待體系變為透明均一時，隨即倒入模具中，100℃下真空脫泡30min，160℃/1h-200℃/1h-220℃/1h程序升溫固化製備澆注體，自然冷去，脫模後澆注體為淡黃透明。其澆注體中的P含量和Si含量均為0，澆注體阻燃性、Tg以及Td5%列於表1中，澆注體編號KB。
比較例2
將118 g雙酚A環氧樹脂(牌號：宏昌128E)與3.8 g二苯基矽二醇和7.2 g DOPO-HQ置於燒杯中，邊加熱邊攪拌，使阻燃劑充分熔融混合到環氧樹脂中，待體系變為透明均一時，加入固化劑DDS（4,4-二胺基二苯碸）34 g，同樣熔融混合變為均一透明，隨即倒入模具中，100℃下真空脫泡30min，160℃/1h-200℃/1h-220℃/1h程序升溫固化製備澆注體，自然冷去，脫模後澆注體為淡黃透明。其澆注體中的P含量和Si含量均與澆注體編號PSi-54-10保持一致，亦即P含量：0.427%，Si含量：0.306%，澆注體阻燃性，Tg以及Td5%列於表1中，澆注體編號FP-54-10。
比較例3
將137 g雙酚A環氧樹脂(牌號：宏昌128E)與8.7 g二苯基矽二醇和16.2 g DOPO-HQ置於燒杯中，邊加熱邊攪拌，使阻燃劑充分熔融混合到環氧樹脂中，待體系變為透明均一時，加入固化劑DDS（4,4-二胺基二苯碸）34 g，同樣熔融混合變為均一透明，隨即倒入模具中，100℃下真空脫泡30min，160℃/1h-200℃/1h-220℃/1h程序升溫固化製備澆注體，自然冷去，脫模後澆注體為淡黃透明。其澆注體中的P含量和Si含量均與澆注體編號PSi-54-20保持一致，亦即P含量：0.799%，Si含量：0.571%，澆注體阻燃性，Tg以及Td5%列於表1中，澆注體編號FP-54-20。
表1
澆注體編號 澆注體中 級別 燃燒時間 Tg(DSC) Td5%℃
P含量% Si含量%
KB 比較例1 0 0 V-2 t1:174.7；181.0 燃燒至夾具，溶滴並點燃脫脂棉 Tg1:150.5 Tg2:157.1 δTg：6.6 385.7
FP-54-10 比較例2 0.466 0.332 V-1 t1:2.40；0.6；15.1；30.8；10.4 t2:7.4；28.8；14.3；8.5；7.6 t總：125.9 190.7 374.1
FP-54-20 比較例3 0.871 0.623 V-1 t1:6.0；9.6；12.0；11.4；6.3 t2:8.7；12.9；17.7；6.5；14.2 t總：105.3 157.9 378.8
PSi-21-10 實施例1 0.526 0.235 V-1 t1:29.6；12.4；24.9；22.2；7.6 t2:5.3；22.2；27.3；17.6；5.1 t總：174.2 Tg1:159.3 Tg2:169.7 δTg：10.4 363.8
PSi-21-20 實施例2 0.983 0.439 V-1 t1:8.1；9.4；7.9；8.9；5.8 t2:5.8；9.6；7.4；14.1；7.7 t總：84.6 Tg1:155.2 Tg2:159.7 δTg：4.5 360.7
PSi-21-30 實施例3 1.385 0.618 V-1 t1:11.9；4.1；5.7；6.3；4.6 t2:8.5；3.9；12.8；13.8；1.9 t總：73.5 Tg1:143.5 Tg2:150 δTg：7.5 356.8
PSi-32-10 實施例4 0.491 0.293 v-1 t1:22.6；12.1；22.3；21.2；7.6 t2:3.8；18.7；26.7；16.4；3.4 t總：154.8 Tg1:156.8 Tg2:160.1 δTg：3.3 364.3
PSi-32-20 實施例5 0.917 0.547 V-1 t1:7.2；8.5；7.4；8.9；2.2 t2:3.3；2.1；2.4；24.2；2.6 t總：68.8 Tg1:146.8 Tg2:154.1 δTg：7.3 357.1
PSi-32-30 實施例6 1.292 0.771 V-0 t1:14.7；1.1；10.5；4.3；1.2 t2:3.1；1.4；2.1；3.8；6.6 t總：49.1 Tg1:143.3 Tg2:149.6 δTg：6.3 369.7
PSi-43-10 實施例7 0.475 0.318 V-1 t1:8.5；12.9；11.3；48.1；36.7 t2:7.4；11.7；14.2；5.8；1.3 t總：157.9 Tg1:172.4 Tg2:176.8 δTg：4.4 371.4
PSi-43-20 實施例8 0.889 0.594 V-0 t1:1.9；10.5；3.7；1.1；1.2 t2:5.5；1.6；1.0；6.2；1.7 t總：34.4 148.1 370
PSi-43-30 實施例9 1.250 0.836 V-0 t1:1.9；1.0；1.7；1.4；1.2 t2:0.5；1.6；1.0；2.2；1.7 t總：15.2 145.2 371.2
PSi-54-10 實施例10 0.466 0.332 V-1 t1:2.1；2.5；2.5；2.4；3.2 t2:5.9；6.4；5.7；4.4；6.1 t總： 75.2 Tg1:127.2 Tg2:131.3 δTg：4.1 374.9
PSi-54-20 實施例11 0.871 0.623 V-0 t1:4.2；1.4；0.8；0.5；1.2 t2:8.2；3.4；1.6；6.8；4.2 t總：32.3 Tg1:115.1 Tg2:121.7 δTg：6.6 339.8
PSi-54-30 實施例12 1.226 0.877 V-0 t1:0.5；0.7；0.6；0.5；0.6 t2:2.3；1.2；1.4；1.3；1.2 t總：10.3 Tg1:117.9 Tg2:124.4 δTg：6.5 339.8
CE-43-20 實施例13 0.889 0.594 V-0 t1:1.9；10.5；3.7；1.1；1.2 t2:5.5；1.6；1.0；6.2；1.7 t總：32.8 Tg1:161.4 Tg2:164.8 δTg：3.4 376
BOZ-43-20 實施例14 0.889 0.594 V-0 t1:1.0；4.5；3.4；1.1；1.4 t2:2.8；1.6；1.6；3.2；1.7 t總：22.3 Tg1:156.4 Tg2:158.7 δTg：2.3 373
以上特性的測試方法如下： （1）玻璃化轉變溫度（Tg）：使用DSC測試，按照IPC-TM-650 2.4.24所規定的DSC測試方法進行測定。 （2）DSC反應曲線：使用DSC測試，按照IPC-TM-650 2.4.24所規定的DSC測試方法進行測定，測試升溫條件：10℃/min。 （3）熱失重Td5%：使用TGA測試，按照IPC-TM-650 2.4.24.6所規定的TGA測試方法進行測定。 （4）阻燃性：按照UL 94標準方法進行。
從表1的資料對比可以看出，空白組KB為考察的基本樹脂模型，其基本全部燃燒掉，還存在溶滴物點燃脫脂棉的現象；比較例2與實施例10具有相同的磷含量和矽含量，燃燒時間從複配時的125.9秒降到了75.2秒，比較例3與實施例11具有相同的磷含量和矽含量，燃燒時間從複配時的105.3秒降到了32.3秒，亦即直接從V-1級別達到V-0，表明本發明的磷矽阻燃劑的阻燃效果明顯優於複配。
實施例1、4、7、10為不同聚合物的磷矽阻燃劑，均添加10份情況下，其澆注體中磷含量保持在0.5%左右，隨著矽含量的增加，其阻燃性有變好趨勢；實施例2、5、8、11為不同聚合物的磷矽阻燃劑，均添加20份情況下，其澆注體中磷含量保持在0.9%左右，隨著矽含量從0.439%增加到0.623%過程中，其燃燒總時間從84.6秒降低到32.3秒，亦即從V-1到V-0，阻燃性得以明顯改善。另外，本發明中實施例8、實施例13和實施例14中加入的相同份數的相同阻燃劑PSi-43，可以發現實施例13添加了氰酸酯（CE）、實施例14添加了苯並噁嗪(BOZ)後其Tg均有很大提升，特別是添加了苯並噁嗪這一組，阻燃性更優。
以上說明在磷含量相同的情況下，矽含量達到一定量時，即可達到V-0，也就是說磷元素的脫水碳化，需要矽元素到達一定比例，才能增加其碳層穩定性，亦即才能形成更加緻密的保護層，從而達到協效阻燃；而綜合來看，以PSi-43這一組的綜合性能相對最優，在添加wt 13%情況下，能達到燃燒時間34.4秒，亦即V-0，並且具有不錯的耐熱表現，Tg148℃，Td5%為370℃。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術構思做出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬於本發明申請專利範圍的範圍。
無
圖1顯示了本發明的磷矽阻燃劑搭配環氧樹脂時的DSC反應曲線。

Claims (20)

  1. 一種反應性含磷矽阻燃劑，其特徵在於，所述反應性含磷矽阻燃劑具有式(I)所示的結構：其中，n=1~5的整數；R1及R2各自獨立地為C6-C18芳基、C6-C18芳氧基、C1-C6脂族基團、C1-C6烷氧基或C2-C6烯基；A為、、、中的任意一種；B為、、中的任意一種。
  2. 如請求項1所述的反應性含磷矽阻燃劑，其中R1及R2各自獨立地為苯基、C1-C5烷基或乙烯基。
  3. 一種製備如請求項1所述的反應性含磷矽阻燃劑的方法，其特徵在於，所述方法包括：在催化劑存在下，由9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)衍生物或二苯基磷氧(DPO)衍生物與二鹵矽烷反應，得到具有式(I)所示結構的反應性含磷矽阻燃劑，其中所述DOPO衍生物選自DOPO與苯醌的反應產物(DOPO-HQ)、DOPO與1,4-萘醌的反應產物(DOPO-NQ)；所述DPO衍生物選自DPO與苯醌的反應產物(DPO-HQ)、DPO與1,4-萘醌的反應產物(DPO-NQ)。
  4. 如請求項3所述的方法，其中所述DOPO衍生物或DPO衍生物與二鹵矽烷的莫耳數之比為1：(0.5~5)。
  5. 如請求項3所述的方法，其中所述DOPO衍生物或DPO衍生物與二鹵矽烷的莫耳數之比為1：(0.5~1)。
  6. 如請求項3所述的方法，其中所述二鹵矽烷具有結構，其中R1及R2如請求項1中所定義，X為鹵素。
  7. 如請求項6所述的方法，其中所述鹵素為氯。
  8. 如請求項3所述的方法，其中所述催化劑選自三乙胺、吡啶、氫氧化鈉、氫氧化鉀、無水碳酸鈉、無水碳酸鉀、甲醇鈉。
  9. 如請求項3所述的方法，其中所述催化劑用量為DOPO衍生物或DPO衍生物莫耳數的2~4倍。
  10. 如請求項3所述的方法，其中反應在溶劑體系中進行，所述溶劑體系選自二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMAc)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
  11. 如請求項3所述的方法，其中所述DOPO衍生物或DPO衍生物與二鹵矽烷反應的反應溫度為常溫至120℃，反應時間為5~20小時。
  12. 如請求項3所述的方法，其中所述DOPO衍生物或DPO衍生物與二鹵矽烷的反應在保護性氣體存在下進行。
  13. 如請求項3或4所述的方法，其中所述方法還包括反應後的後處理步驟，所述後處理包括過濾和任選的蒸除低沸物，還包括隨後的洗滌和乾燥。
  14. 如請求項13所述的方法，其中所述洗滌所用的試劑選自醇類溶劑、酯類溶劑和去離子水。
  15. 一種阻燃樹脂組合物，其特徵在於，所述阻燃樹脂組合物包含熱固性樹脂、固化劑、如請求項1或2所述的反應性含磷矽阻燃劑，以及任選的填料和固化促進劑。
  16. 如請求項15所述的阻燃樹脂組合物，其中所述反應性含磷矽阻燃劑占所述阻燃樹脂組合物總重量的5~30%。
  17. 如請求項15所述的阻燃樹脂組合物，其中所述阻燃樹脂組合物中磷的重量含量小於2.5%。
  18. 如請求項15或16所述的阻燃樹脂組合物，其中所述熱固性樹脂選自環氧樹脂、聚胺酯樹脂、氰酸酯樹脂、苯並噁嗪樹脂中的一種或多種；所述固化劑選自酚醛類固化劑、胺類固化劑、酸酐類固化劑、活性酯、自由基引發劑的一種或多種；所述填料選自氫氧化鋁、勃姆石、二氧化矽、滑石粉、雲母、硫酸鋇、立德粉、碳酸鈣、矽灰石、高嶺土、水鎂石、矽藻土、膨潤土、或浮石粉中的任意一種或者至少兩種的混合物；所述固化促進劑為咪唑類固化促進劑、有機膦固化促進劑或三級胺固化促進劑中的任意一種或者至少兩種的混合物。
  19. 一種預浸料，其特徵在於，所述預浸料包括基材及通過浸漬或塗覆而附著於基材上的如請求項15~18中任一項所述的阻燃樹脂組合物。
  20. 一種覆金屬箔層壓板，其特徵在於，所述覆金屬箔層壓板包括至少一張如請求項19所述的預浸料及覆於預浸料一側或兩側的金屬箔。
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