一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化学合成剂及其制备方法，特别是涉及一种含磷、氮反应型环氧 树脂阻燃固化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂以其优异的性能在众多领域都获得了广泛的应用，已成为热固性树脂中 极为重要的一种。近年来，随着电子电气行业的飞速发展，环氧树脂也被广泛应用于电子元 器件粘接、封装以及印制线路板（PCBS)制作等领域，进而成为目前最为重要的电子化学材 料之一。但环氧树脂的氧指数较低(约为19.8)，属于易燃物质，离火后持续自燃易引发火 灾，使得它的应用受到很大限制，所以提高和改善环氧树脂的阻燃性能，对于减少火灾危害 具有株远的意义。
[0003] 因此，如何提高材料的阻燃性能已成为全世界十分关注的话题。随着合成材料在 国民经济建设中发挥着日益巨大的作用，刺激和推动了阻燃剂技术快速发展。阻燃剂是高 分子材料改性的重要助剂之一，其功能是使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性。
[0004] 环氧树脂的高性能化是环氧树脂研宄发展的方向，提高环氧树脂的耐热性和阻燃 性是高性能环氧树脂两个重要部分也是本文研宄的内容。电子电气工业的迅速发展以及人 类发展对环保材料的不断渴求，使提高环氧树脂耐热性和高效低毒阻燃性意义重大；课题 的应用背景明确了研宄工作的目的是开发高耐热型和无卤含磷阻燃型环氧树脂；研宄开发 的手段是从分子结构设计角度着手，分别针对提高耐热性和阻燃性引入合适的主链基团， 合成特定骨架结构的固化剂，以达到提高环氧树脂体系的综合性能的目的。
[0005] 因此，科学进步与环保意识提高，要求人们不仅开发出性能更好的阻燃剂，还对阻 燃剂自身与使用过程中的环保问题提出更为严格的要求，阻燃剂的无卤化、低毒化、复合 化、抑烟化已经成为21世纪阻燃剂整体发展趋势。国内外的阻燃剂开发和应用商一直在调 整阻燃剂的产品结构，减少卤系阻燃剂的使用，并加大了对高效环保的无卤型阻燃剂的开 发研宄。但是，目前能够应用于市场的无卤阻燃剂的品种还很少，亟待开发适合于工业化的 新产品。
[0006] 目前，国内外研宄较多的无卤阻燃剂主要有磷系、氮系、硼系、硅系无机氢氧化物 和复合膨胀型阻燃剂，但是这些阻燃剂在使用中存在诸如相容性差、易渗出、热稳定性差、 价格昂贵等问题，真正能够广泛应用的优异阻燃剂品种还很少，有待科研工作者的深入研 宄。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂及其制备方法， 它含有磷、氮两种阻燃元素，具有阻燃效率高和无卤、低烟、低毒等特点，符合当今人们保护 生态环境的要求，这种阻燃剂在燃烧过程中大大减少了有毒气体和腐蚀性气体的产生。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂，所述的磷氮膨胀型阻燃剂原料包括：季戊四 醇、三氯氧磷和DDS，阻燃剂具有以下结构：
【主权项】
1. 一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂，其特征在于，所述的磷氮膨胀型阻燃剂原 料包括：季戊四醇、三氯氧磷和DDS，阻燃剂具有以下结构：
式中n为1~100的正整数。
2. -种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征在于，该阻燃剂的制备方 法为两个步骤进行，第一步，将季戊四醇（PER)和三氯氧磷（POCl 3)在溶剂中反应生成含磷 中间SPDPC ;第二步，将SPDPC与DDS在惰性气体导入下搅拌反应，产物经过滤、洗涤、干燥 处理，得白色粉末； 上述过程用化学反应式表示为：
3. 根据权利要求2所述的一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征 在于，在第一步合成含磷中间体SPDPC中，PER和POCl 3投料摩尔比为1 :1到1 :10 ;所用溶 剂为氯苯、1，4-二氧六环、乙腈、氯仿中的任意一种或其任意比例的混合物。
4. 根据权利要求2所述的一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征 在于，在第一步合成含磷中间体SPDPC中，反应温度控制在60~140°C ;反应时间为6~16h。
5. 根据权利要求2所述的一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征 在于，在第二步中，所用惰性气体为氮气、或氩气或氦气。
6. 根据权利要求2所述的一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征 在于，在第二步中，反应在采用丙酮、甲苯、乙酸乙酯、乙腈、四氢呋喃和氯仿中的任意一种 溶剂条件下进行。
7. 根据权利要求2所述的一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征 在于，在第二步中，反应温度为10~120°C。
8. 根据权利要求2所述的一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征 在于，在第二步中，反应时间为6~15h。
9. 根据权利要求1所述的一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征 在于，在第二步中，洗涤溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙腈、二氯甲烷和水中的任意一种或其任 意比例的混合物。
10.根据权利要求2所述的一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征 在于，在第二步中，干燥温度为50~120°C。
【专利摘要】一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂及其制备方法，涉及一种化学合成剂及其制备方法，制备原料包括：季戊四醇、三氯氧磷和4,4-二氨基二苯砜（DDS），制备该阻燃剂的方法分为两个步骤进行，第一步，将季戊四醇(PER)和三氯氧磷(POCl3)在一定条件下反应生成含磷中间体季戊四醇双磷酸酯二膦酰氯(SPDPC)；第二步，将SPDPC与DDS在惰性气体导入下搅拌反应一定时间，产物经过滤，洗涤，干燥等处理，所得白色粉末状即为磷氮膨胀型阻燃剂。该化合物具有较高的热稳定性、膨胀性和成炭率，可作为阻燃添加剂用于多种聚合物中，以提高聚合物的阻燃性能。本发明工艺生产条件简单、产品纯度及产率较高、后处理过程简便。
【IPC分类】C08G79-04, C08G59-50
【公开号】CN104817685
【申请号】CN201510132367
【发明人】梁兵, 王刚, 宁志高, 王长松
【申请人】沈阳化工大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月25日