一种反应型环氧树脂阻燃剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环氧树脂阻燃剂及其制备方法，特别是涉及一种新型聚合型磷氮 膨胀型阻燃剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂是目前普遍应用的先进复合材料树脂基体，固化后的环氧树脂具有优 异的粘接性能、机械强度，良好的电绝缘性和化学稳定性，固化收缩率小，制品尺寸稳定 性好，以及成型加工容易、应力传递性较好、成本低廉等优点，在航空航天、电子电气等领 域得到广泛应用。
[0003]由于环氧树脂的阻燃性能差，氧指数（LOI)在19. 8左右，难以满足特殊工程技 术的要求，限制了环氧树脂在很多重要领域的应用。
[0004] 传统的卤系阻燃剂因其在使用、回收和燃烧过程中的环境危害性而受到越来越多 的限制。由于卤系阻燃剂应用历史较长，短时间内很难找到在性能、价格及环保安全方面将 其完全替代的产品，因此，卤系阻燃剂不会在短时间内退出市场。但是已经引起环保组织和 各国政府和人民的高度重视和警惕。
[0005] 反应型阻燃改性技术，是通过新的分子设计合成自身具有阻燃性的环氧树脂或环 氧树脂固化剂，将具有阻燃功能的结构单元引入环氧树脂的主链或侧链中。此类阻燃剂以 卤系、氮系、磷系和硅系为主，目前含Cl、Br的卤系阻燃剂是世界上产量最大的有机阻燃 剂，尤其是含溴阻燃产品，在电子电器领域中使用最广泛。但是卤系阻燃剂在使用和回收过 程中会产生大量腐蚀性和有毒气体，对环境造成污染，也会对精密仪器元件的性能造成严 重影响，急需开发新型低烟、低毒的无卤环保型阻燃剂及阻燃高分子材料以替代卤系阻燃 剂。对于无卤阻燃剂，氮系阻燃剂存在与基体树脂相容性不好，不利于在基体中分散，阻燃 效率欠佳的缺点；而硅系阻燃剂作为一种新型阻燃剂存在着合成工艺难度大，研宄深度尚 不充分的问题；因此，近些年来的研宄热点主要集中在含磷结构阻燃剂方面，其中最突出的 就是关于磷氮膨胀型阻燃剂的研宄。
[0006] 高效、低毒或无毒、绿色环保型的阻燃剂研宄和应用是开发高性能阻燃高分子材 料的关键环节和最亟待解决的重大科学问题，阻燃技术的发展将成为先进高分子材料进一 步发展的重要支撑。
[0007]
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种反应型环氧树脂阻燃剂及其制备方法。它含有磷、氮 两种阻燃元素，且含量较高，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，是 一种理想的绿色环保型阻燃剂。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种反应型环氧树脂阻燃剂，所述的反应型磷、氮膨胀阻燃剂原料包括：二乙胺、三氯 氧磷和间苯二甲胺胺，阻燃剂具有以下结构：
【主权项】
1. 一种反应型环氧树脂阻燃剂，其特征在于，所述的反应型磷、氮膨胀阻燃剂原料包 括：二乙胺、三氯氧磷和间苯二甲胺，阻燃剂具有以下结构：
式中n为1~100的正整数。
2. -种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，其特征在于，该阻燃剂的制备方法为两个步 骤进行，第一步，将二乙胺和三氯氧磷（POCl 3)在溶剂中反应生成含磷、氮中间二乙基二氯 膦酰胺；第二步，二乙基二氯膦酰胺与间苯二甲胺在惰性气体导入下反应，产物经过滤、洗 涤、干燥处理，得淡黄色固体； 上述过程用化学反应式表示为：
3. 根据权利要求2所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，其特征在于，在第一 步合成含磷、氮中间体二乙基二氯膦酰胺中，二乙胺和POCl 3投料摩尔比为1 :1到1 :5 ;所 用溶剂为氯苯、苯、氯仿和二氯甲烷中的任意一种或其任意比例的混合物。
4. 根据权利要求2所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，其特征在于，在第一 步合成含磷中间体二乙基二氯膦酰胺中，反应温度控制在-l〇~〇°C ;反应时间为4~12h。
5. 根据权利要求2所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，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所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二 步中，反应在采用甲苯、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃和氯仿中的任意一种溶剂或其任意比例 的混合物条件下进行。
7. 根据权利要求2所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二 步中，反应温度为0-150°C。
8. 根据权利要求2所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂及其制备方法，其特征在于，在 第二步中，反应时间为3-15h。
9. 根据权利要求1所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二 步中，洗涤溶剂为乙腈、二氯甲烷、氯仿和甲苯中的任意一种或其任意比例的混合物。
10. 根据权利要求2所述的一种反应型环氧树脂阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二 步中，干燥温度为30~100°C。
【专利摘要】一种反应型环氧树脂阻燃剂及其制备方法，涉及一种化学合成剂及其制备方法，制备原料包括：二乙胺、三氯氧磷和间苯二甲胺，制备该阻燃剂的方法分为两个步骤进行，第一步，将二乙胺和三氯氧磷(POCl3)在一定条件下反应生成含磷、氮的中间体二乙基二氯膦酰胺；第二步，将二乙基二氯膦酰胺与间苯二甲胺在惰性气体导入下反应一定时间，产物经过滤，洗涤，干燥等处理，得淡黄色固体。该化合物具有较高的膨胀性和良好的成炭率，用于环氧树脂阻燃固化，以提高聚合物材料的阻燃性能。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，既具有发展潜力。
【IPC分类】C08G79-04, C08G59-50
【公开号】CN104817686
【申请号】CN201510132519
【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