一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂及其制备方法技术

一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂及其制备方法，涉及一种化学固化剂及其制备方法，制备原料包括：三氯氧磷、1‑氧基磷杂‑4‑羟甲基‑2,6,7‑三氧杂双环[2.2.2]辛烷与间苯二甲胺，制备该阻燃剂的方法分为两个步骤进行，第一步，将三氯氧磷(POCl3)和1‑氧基磷杂‑4‑羟甲基‑2,6,7‑三氧杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)在一定条件下反应生成含磷中间体；第二步，将第一步所得中间体与间苯二甲胺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，得白色固体。该化合物与环氧树脂具有良好的相容性，可以随环氧树脂一起固化为一体、对固化物的力学性能影响较小，既可以作为环氧树脂的固化剂，又可以有效提高环氧树脂的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学固化剂及其制备方法，特别是涉及一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂是一类具有优异的粘结、防腐蚀、绝缘性、成型加工性、高强度等性能的热固性高分子合成材料，在力学、电器、热和耐化学药品方面的性能非常优越。由于具有以上所述的优良性能，环氧树脂被广泛应用于粘合剂、涂料、绝缘材料等的制造。并在电子、电气、光学机械、航空航天、船舶运输及其他许多工业领域中起着重要的作用，其应用几乎遍及所有的工业领域。然而，环氧树脂在应用中存在的最大缺点就是易燃，易燃性也是大多数的高分子材料具有的通病。这个缺点的存在使得环氧树脂的应用范围受到了极大的限制。因此，对环氧树脂的阻燃性能的研究对于扩大其在电子电气、航空航天领域的应用有着重要的意义。近年来，阻燃学术界最为热门的课题就是含卤材料引发环境污染的问题，以及为卤系阻燃剂寻找合适的替代产品。随着对材料燃烧产物的分析研究，大量学者认为，卤系阻燃剂燃烧时将释放出少量的二噁英或二苯并呋喃，这也是含卤系阻燃剂的塑料制品无法回收或销毁的重要原因。由于目前没有足够的替代品来全部替代含卤阻燃剂，同时欧洲及日本已经全面禁用含卤阻燃剂。这导致一些生产商出于“环境问题”和成本问题的双重原因，已停止使用阻燃剂。因此，生产商这种为降低生产成本与“响应环保法规”的做法已导致严重的火灾隐患。这使得极小的点火源就可将未经阻燃的电视机的持续燃烧，已导致多人丧生。随后，欧洲颁布了有关电子电气设备废物的处理规范，规定卤系废物需要进行特殊处理，这一方面推广了无卤阻燃剂的使用。环氧树脂的阻燃研究的方向日益趋向于无卤化。如何取代卤素，研制高效、低毒、低烟的无卤环保型阻燃剂及新型阻燃环氧树脂材料成为了国内外学者的研究热点。添加型阻燃剂的加入会对环氧树脂的力学性能产生极大影响，而阻燃性固化剂可以与环氧树脂进行反应，以化学键的形式接入到环氧树脂中，对环氧树脂的力学性能的影响较小或增强环氧树脂的力学性能。此外除了能够克服添加型阻燃剂带来的力学性能降低的问题，同时可以显著增加环氧树脂的阻燃性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂及其制备方法，本专利技术含有磷、氮两种阻燃元素，既可以参与环氧树脂的固化，同时，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，这种阻燃固化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。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂，所述固化剂原料包括：三氯氧磷、PEPA与间苯二甲胺，具有以下结构：。一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，所述方法的制备步骤如下：第一步，将三氯氧磷(POCl3)和1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)在溶剂中反应生成磷、氮中间体；第二步，将中间体与间苯二甲胺在惰性气体导入下搅拌反应，产物经过滤、洗涤、干燥处理，得白色固体；上述过程用化学反应式表示为：。所述的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，所述第一步合成磷、氮中间体中，POCl3和PEPA投料摩尔比为1:1到3:1；所用溶剂为N,N’-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或其任意比例的混合物。所述的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，所述第一步合成磷、氮中间体中，反应温度控制在70~90℃；反应时间为12~24h。所述的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，所述第二步中，所用惰性气体为氮气、氩气或氦气中的一种。所述的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，所述第二步中，反应在采用N,N’-二甲基甲酰胺、乙腈中的任一种溶剂条件下进行。所述的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，所述第二步中，反应温度为-10~50℃。所述的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，所述第二步中，反应时间为12~36h。所述的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，所述第二步中，洗涤溶剂为N,N’-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或其混合物。所述的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，所述第二步中，干燥温度为80~120℃。本专利技术的优点与效果是：1、本专利技术提供的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂，既可以作为一种环氧树脂的固化剂，又具阻燃效果，同时固化物的力学性能良好。2、本专利技术提供的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂，具有低毒、高效环保的优点，有利于可持续发展。3、本专利技术提供的制备方法简单，条件温和，易于控制，所得的产品纯度高，后处理方便。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1：第一步：向装有回流冷凝管、温度计、N2导入管和磁子的500ml三口瓶中加入300ml乙腈作为溶剂，再分别加入26.9gPEPA与23.0gPOCl3。通入N2保护，升温至80℃反应20h。反应结束后得到淡黄色液浆，将液体进行过滤、旋蒸、干燥后，得到淡黄色粘稠液体，即为中间体。第二步：在装有磁力搅拌、滴液漏斗、N2导入管和温度计的100ml四口瓶中加入50ml乙腈作为溶剂，再加入13.60g间苯二甲胺；将14.85g中间体溶于20ml乙腈中，并将溶液转移到恒压滴液漏斗中，冰浴下开始滴加，2.0h滴加完毕后升温至50℃，保温反应16h，结束反应，经过处理即可得白色固体。实施例2：第一步：磷、氮中间体的合成方法同实施例1。第二步：装有磁力搅拌、滴液漏斗、N2导入管和温度计的100ml四口瓶中加入60ml乙腈作为溶剂，再加入20.40g间苯二甲胺；将22.25g中间体溶于30ml乙腈中，并将其转移到恒压滴液漏斗中，冰浴下开始滴加，2.0h滴加完毕后升温至50℃，保温反应16h，结束反应，经过处理即可得白色固体。实施例3第一步：磷、氮中间体的合成方法同实施例1。第二步：装有磁力搅拌、滴液漏斗、N2导入管和温度计的250ml四口瓶中加入100ml乙腈作为溶剂，再加入40.80g间苯二甲胺；将44.50g中间体溶于60ml乙腈中，并将其转移到恒压滴液漏，冰浴下开始滴加，3.0h滴加完毕后升温至50℃，保温反应24h，结束反应，经过处理即可得白色固体。实施例4第一步：含磷中间体的合成方法同实施例1第二步：装有磁力搅拌、滴液漏斗、N2导入管和温度计的500ml四口瓶中加入200ml乙腈作为溶剂，再加入81.60g间苯二甲胺；将89.00g中间体溶于100ml乙腈中，并将其转移到恒压滴液漏斗，冰浴下开始滴加，3.5h滴加完毕后升温至50℃，保温反应24h，结束反应，经过处理即可得白色固体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂，其特征在于，所述固化剂原料包括：三氯氧磷、PEPA与间苯二甲胺，具有以下结构：。

【技术特征摘要】
1.一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂，其特征在于，所述固化剂原料包括：三氯氧磷、PEPA与间苯二甲胺，具有以下结构：。2.一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征在于，所述方法的制备步骤如下：第一步，将三氯氧磷(POCl3)和1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)在溶剂中反应生成磷、氮中间体；第二步，将中间体与间苯二甲胺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所述的一种含磷、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征在于，所述第一步合成磷、氮中间体中，POCl3和PEPA投料摩尔比为1:1到3:1；所用溶剂为N,N’-二甲基甲酰胺、乙腈中的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、氮环氧树脂阻燃固化剂制备方法，其特征在于，所述第一步合成磷、氮中间体中，反应温度控制在70~...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁兵，王志国，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21