一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂及制备方法，属于无卤阻燃环氧树脂技术领域，其特征是，包括75.5

【技术实现步骤摘要】
一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂及制备方法


[0001]本专利技术属于无卤阻燃环氧树脂
，具体涉及一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂及制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂(EP)是一种常用的热固性树脂，具有优异的机械强度，良好的耐腐蚀性能和绝缘性能，广泛应用于国防军事和民用工业领域。作为一种高性能聚合物材料，EP被大量应用于制备各类结构件和功能性涂层材料。然而EP极易燃烧，且燃烧过程中释放大量有毒有害烟气，并伴随严重的熔融滴落现象，因此严重限制了EP在高阻燃需求领域的应用。最初开发出的环氧树脂阻燃剂为卤系阻燃剂，具有阻燃效率高、添加量少的特点，但其在阻燃过程中会释放对环境安全和人体健康有害的卤化氢气体。为了替代卤系阻燃剂，研究者们开发出无卤阻燃剂，其中最常见的主要为金属氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂。根据《聚合物先进技术》(Polymer Advanced Technologies，2010,21:1
‑
26)介绍,金属氢氧化物阻燃剂具有价格低廉、低毒性、低发烟性的特点，然而，为了达到理想的阻燃效果，需要提高其添加量(30wt％左右)，这会严重影响复合材料的力学性能。目前，无机纳米材料成为阻燃领域的研究热点，并有望成为未来主流阻燃剂。
[0003]层状硅酸镍(NiPS)是一种二维无机纳米材料，近年来，广泛应用于催化、超级电容等方面。因其具有层状结构和含有过度金属镍离子，具有一定的片层阻隔和催化炭化的效果，在聚合物阻燃方面具有先天优势。根据《聚合物研究杂志》(Journal of Polymer Research,2020,27:274)报道了水热法制备的NiPS对环氧树脂阻燃性能的影响的研究，表明当添加量在0
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7wt％范围内，NiPS的引入在一定程度上提高环氧树脂地极限氧指数(LOI)值，且在垂直燃烧测试(UL
‑
94)过程发现能有效改善EP熔滴现象，但结果均为无等级。为了进一步提高NiPS的阻燃性能，采用有机
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无机杂化法，将阻燃元素引入NiPS结构中，将是一个有效且可行的途径。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂及制备方法。通过构建含磷硅酸镍晶须阻燃环氧树脂，在较低添加量下，保证高效阻燃性和抗熔滴性，拓展了环氧树脂在阻燃领域的应用。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂，其特征在于：包括双酚A型环氧树脂、4,4
‑
二氨基二苯甲烷和含磷硅酸镍晶须；所述双酚A型环氧树脂的质量浓度为75.5
‑
77.0％、4,4
‑
二氨基二苯甲烷的质量浓度19.5
‑
20.0％和含磷硅酸镍晶须的质量浓度为3.0
‑
5.0％。
[0007]优选地，所述的一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂，其特征在于，所述的双酚A型环氧树脂和4,4
‑
二氨基二苯基甲烷的质量比为100：25.8。
[0008]优选地，所述的一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂，其特征在于，含磷硅酸镍晶须的制备方法包括以下步骤：
[0009]首先将9,10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物衍生物(DOPO
‑
g
‑
GPTMS)超声处理使其完全溶解于去甲醇溶液，然后加入适量去离子水和镍
‑
金属有机框架(Ni
‑
MOF)，待其分散均匀后，加入适量的氢氧化钠溶液，调节悬浊液pH值，随后超声分散处理，得到绿色悬浊液，将该绿色悬浊液转移至聚四氟乙烯高压反应釜内，在高温下反应，待反应完成后自然冷却至室温，经离心、清洗、干燥后，得到的淡绿色粉末即为含磷硅酸镍晶须。
[0010]优选地，所述的一种含磷硅酸镍晶须的制备方法，其特征在于：Ni
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MOF、DOPO
‑
g
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GPTMS、去离子水的质量比为1：2～2.5：75～150。
[0011]优选地，所述的一种含磷硅酸镍晶须的制备方法，其特征在于：无水甲醇和去离子水的体积比为1：1。
[0012]优选地，所述的一种含磷硅酸镍晶须的制备方法，其特征在于：悬浊液的pH为8～12。
[0013]优选地，所述的一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂，其特征在于，包括以下步骤：
[0014]称取一定量的含磷硅酸镍晶须粉末，溶解于一定体积的丙酮中，并进行一定时间的超声分散处理，得到绿色悬浊液，随后用滴管将该悬浊液逐滴加入到预热处理的环氧树脂中，搭配冷凝回流，进行一定时间的强烈搅拌，使两者充分混合，将熔融的固化剂4,4
‑
二氨基二苯甲烷加入环氧体系，继续强烈搅拌后倒入提前预热的硅橡胶模具，真空脱气后，分别在100℃及150℃下固化2h，最终得到一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016]依据有机
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无机杂化策略，借助溶胶
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凝胶法将阻燃性能优异的磷元素引入层状硅酸镍晶须结构中，得到的含磷硅酸镍晶须可有效提高环氧树脂的阻燃性能。
[0017]本专利技术的一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂，提高了环氧树脂的阻燃和抗熔滴性能。当添加5.0％的含磷硅酸镍晶须时，其氧指数达到28.4％，在进行垂直燃烧测试时，第一次点火6s后即可自熄，第二次点火源离开1s后立刻自熄，测试结果为V
‑
0等级，表明含磷硅酸镍晶须的引入克服了环氧树脂易燃且熔滴严重的问题，而引入5.0％的硅酸镍时，其氧指数仅为26.3％，垂直燃烧结果为无等级。
[0018]本专利技术采用的含磷硅酸镍晶须能够大大提高环氧树脂的极限氧指数，还能明显提高垂直燃烧性能，抑制熔滴效果明显，能较好的保护环氧树脂基体。同时本专利技术操作简单，适合大批量生产。
附图说明
[0019]图1实施例3制备的含磷层状硅酸镍晶须的X射线衍射图
[0020]图2实施例3制备的含磷层状硅酸镍晶须的扫描电子显微镜图
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术提供了一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂，所述双酚A型环氧树脂的质量浓度为75.5
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77.0％、4,4
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二氨基二苯甲烷的质量浓度19.5
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20.0％和含磷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂及制备方法，其特征在于：包括双酚A型环氧树脂、4,4
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二氨基二苯甲烷和含磷硅酸镍晶须；所述双酚A型环氧树脂的质量浓度为75.5
‑
77.0％、4,4
‑
二氨基二苯甲烷的质量浓度19.5
‑
20.0％和含磷硅酸镍晶须的质量浓度为3.0
‑
5.0％。2.根据权利要求1所述的一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂及制备方法，其特征在于，所述的双酚A型环氧树脂和4,4
‑
二氨基二苯基甲烷的质量比为100：25.8。3.根据权利要求1
‑
2所述的一种基于含磷硅酸镍晶须的阻燃环氧树脂及制备方法，其特征在于，含磷硅酸镍晶须的制备方法包括以下步骤：首先将9,10
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二氢
‑9‑
氧杂
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10
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磷杂菲
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10
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氧化物衍生物(DOPO
‑
g
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GPTMS)超声处理使其完全溶解于去甲醇溶液，然后加入适量去离子水和镍
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金属有机框架(Ni
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MOF)，待其分散均匀后，加入适量的氢氧化钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂士斌，徐煜轩，杨继年，戴广龙，翟文丽，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：