一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料及其制备方法技术

本发明专利技术一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料及其制备方法属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种具有较好的阻燃性能的可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料。按照重量份的原料包括：环氧树脂67.5份，固化剂22.5份，阻燃剂10份；所述阻燃剂为可膨胀石墨0~10份和次磷酸铝0~10份。本发明专利技术具有制备方法简单、易操作、原材料来源广泛、成本低廉、环境友好，整个反应过程不需要特殊设备等优点，利于工业化生产。本发明专利技术一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料与纯的环氧树脂材料相比较高的热稳定性和氧指数，具有广泛商业化应用前景。

A new intumescent flame retardant epoxy composite and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料及其制备方法
本专利技术一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料及其制备方法属于阻燃剂
，具体涉及一种具有较好的阻燃性能的可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料。
技术介绍
环氧树脂具有良好的电学性能、机械性能、耐化学腐蚀性等,被广泛应用于机械制造、电子电气、航空航天和风力发电等领域。但是环氧树脂极易燃烧，火焰传播速度快，烟气多，放热速率快。这对火灾的扩大和人们的逃生构成了潜在的威胁。因此，提高环氧树脂材料的热稳定性，降低燃烧过程中的热释放率，提高其低阻、抑烟性能尤为重要。因此，提高其阻燃性能是当前研究的热点之一。可膨胀石墨资源丰富，制造简单，价格低廉，无毒，低烟，膨胀型阻燃剂已成为研究的热点之一。但是单独使用膨胀石墨和环氧树脂会在燃烧过程中形成膨胀的碳层。它不会起到很好的抑烟隔热作用，会形成爆米花的效果，可以通过添加磷系阻燃剂促进材料的脱水成炭，形成致密的炭层阻隔物质和能量的传递，抑制内部材料的进一步降解和燃烧；同时，磷系阻燃剂燃烧时会产生自由基抑制连锁反应，具有良好的阻燃效果。专利CN108727782A公开了一种新的环氧树脂阻燃材料，但其使用成本较高的纳米材料。专利CN109880170A也公开了一种新的环氧树脂阻燃材料，但其阻燃剂是通过共沉淀法和掺杂元素法合成而得，合成路线较复杂。因此，迫切需要一种合成线路线路简单、阻燃性能又好的复合材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处提供一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料及其制备方法，其合成路线较简单，得到的复合材料阻燃性能较好，且阻燃剂添加量和总量较少。较好的解决了现有技术的不足。本专利技术是采取以下技术方案实现的:一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料，按照重量份的原料包括：环氧树脂67.5份，固化剂22.5份，阻燃剂10份；所述阻燃剂为可膨胀石墨0~10份和次磷酸铝0~10份。所述固化剂为聚醚胺。优化的，阻燃剂中可膨胀石墨和次磷酸铝的重量份分别为9份和1份。最优的，阻燃剂中可膨胀石墨和次磷酸铝的重量份分别为6份和4份。一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取次磷酸铝与环氧树脂加入烧杯，在500转/分钟的转速下搅拌10分钟，得到溶液A；（2）称取可膨胀石墨加入溶液A，在500转/分钟的转速下搅拌10分钟，得到溶液B；（3）称取聚醚胺加入溶液B，在500转/分钟的转速下搅拌10分钟，得到溶液C；（4）将溶液C放入真空干燥箱，在0.08MPa压力下抽真空10分钟，得到溶液D；（5）将溶液D浇入模具，注模后固化脱模后得到一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料。所述步骤（1）中采用的次磷酸铝为次磷酸铝粉末。所述步骤（2）中采用的可膨胀石墨为可膨胀石墨颗粒。所述步骤（1）和（2）中阻燃剂添加时的顺序是先加次磷酸铝粉末搅拌，后加可膨胀石墨颗粒搅拌。所述步骤（1）和（2）是在水浴60℃下搅拌，步骤（3）固化剂加入后在室温下搅拌。所述步骤（1）和（2）阻燃剂的添加量为复合材料总重量的1/10，步骤（3）固化剂的添加量为环氧树脂重量的1/3。所述步骤（5）的固化条件为：先在室温条件下预固化一夜，再在干燥箱120℃条件下固化4小时。与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点：1）本专利技术提供的制备方法具有简单、易操作、原材料来源广泛、成本低廉、环境友好，整个反应过程不需要特殊设备等优点，利于工业化生产。2）本专利技术提供的复合阻燃材料利用复配阻燃剂协同阻燃的方法，加入次磷酸铝解决了可膨胀石墨环氧树脂复合材料燃烧时导致碳层蓬松、氧指数不高、阻燃性能不够好等问题。3）本专利技术提供的环氧树脂复合阻燃材料与纯的环氧树脂材料相比较高的极限氧指数和热稳定性，具有广泛商业化应用前景。附图说明以下将结合附图对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术实施例1、2、3、4和5提供的环氧树脂复合材料固化后在氮气气氛中的热重（左）和热失重速率（右）曲线；图2为本专利技术可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料的制备流程图。具体实施方式下面结合具体的实施例和附图对本专利技术做做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除有特别说明，本专利技术中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。下面结合附图和实施例，对专利技术采用的技术方案作进一步的阐述。实施例1：纯环氧树脂的制备，具体包括如下步骤：将22.5份聚醚胺加入67.5份环氧树脂中，在室温条件下，以转速500转/分钟搅拌十分钟后，浇入模具在室温下预固化一夜，再在干燥箱内120℃恒温固化4小时，取出脱模。参见表1，可以看出实施例1的氧指数仅为20.4%，且无垂直燃烧等级。参见附图1与附图2，它是实例在氮气气氛中的热重（左）和热失重速率（右）曲线。由热重图可以看出，热失重可以分为三个阶段，第一阶段0℃~300℃为溶剂的蒸发，第二阶段300℃~450℃为材料的热分解，第三阶段450℃~800℃为材料的成碳。可以看出实施例1失重5%时的温度（T5%）为346.7℃，热失重速率峰值的温度（Td,max）为385℃，最大失重速率为1.21%/℃，在800℃之后残碳率仅为8.5%，残碳率较低，说明燃烧时的成碳效果较差。实施例2：单独加入次磷酸铝的环氧树脂复合阻燃材料的制备，具体包括如下步骤:将10份次磷酸铝加入67.5份环氧树脂中，在60℃水浴条件下，以转速500转/分钟搅拌十分钟，再加入22.5份聚醚胺，在室温条件下，以转速500转/分钟搅拌十分钟后，浇入模具在室温下预固化一夜，再在干燥箱内120℃恒温固化4小时，取出脱模。参见表1，可以看出是实施例2的氧指数为22.6%，比实施例1的20.4%高2.4%，垂直燃烧仍然为无等级。参见附图1，它是实施例2在氮气气氛下的热重(左)和热失重速率(右)曲线。可以看出，实施例2失重5％的温度(T5%)为313℃，热失重速率峰值的温度(Td,max)为362.5℃，最大失重速率为1.37%/℃比实施例1的1.21%/℃上升了0.16%/℃。实施例2在800℃时的残碳为17.2%，远大于实施例1的8.5%。说明次磷酸铝的加入大大的促进了复合材料的成碳率。实施例3：单独加入可膨胀石墨的环氧树脂复合阻燃材料的制备，具体包括如下步骤:将10份可膨胀石墨加入67.5份环氧树脂中，在60℃水浴条件下，以转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：环氧树脂67.5份，固化剂22.5份，阻燃剂10份；所述阻燃剂为可膨胀石墨0~10份和次磷酸铝0~10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：环氧树脂67.5份，固化剂22.5份，阻燃剂10份；所述阻燃剂为可膨胀石墨0~10份和次磷酸铝0~10份。


2.根据权利要求1所述的可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料，其特征在于，所述固化剂为聚醚胺。


3.根据权利要求1所述的可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料，其特征在于，阻燃剂中可膨胀石墨和次磷酸铝的重量份分别为9份和1份。


4.根据权利要求1所述的可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料，其特征在于，阻燃剂中可膨胀石墨和次磷酸铝的重量份分别为6份和4份。


5.一种权利要求1所述的可膨胀新型环氧树脂复合阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称取次磷酸铝与环氧树脂加入烧杯，在500转/分钟的转速下搅拌10分钟，得到溶液A；
（2）称取可膨胀石墨加入溶液A，在500转/分钟的转速下搅拌10分钟，得到溶液B；
（3）称取聚醚胺加入溶液B，在500转/分钟的转速下搅拌10分钟，得到溶液C；
（4）将溶液C放入真空干燥箱，在0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志荣，朱羽，陈婷婷，俞源，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32