基于壳聚糖衍生物的具有高的阻燃性能的透明环氧树脂材料的合成及性能制造技术

本发明专利技术公开了一种基于壳聚糖衍生物的具有高的阻燃性能的透明环氧树脂材料的合成及性能，将壳聚糖和对硝基苯甲醛加入到溶剂中，搅拌的条件下在回流加热，反应完成后冷却至室温，抽滤得淡黄色粉末，将所得淡黄色粉末用无水乙醇洗涤四到五次，在60℃下的真空干燥箱中干燥12h干燥得到基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物；此化合物与9，10

【技术实现步骤摘要】
基于壳聚糖衍生物的具有高的阻燃性能的透明环氧树脂材料的合成及性能


[0001]本专利技术涉及环氧树脂材料
，主要涉及一种含壳聚糖结构的衍生物的合成及衍生物与DOPO复配提高环氧树脂阻燃性能的方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂(EP)因其具有优良的电绝缘性，尺寸稳定性，高热稳定性，低收缩率，强粘合性和机械耐久性等，成为广泛使用的一种热固性聚合物材料，用于电子电器，汽车，包装，印刷电路板，粘合剂和表面涂层等领域。然而，由于其易燃性限制了它在许多领域中的应用。因此，赋予EP良好的阻燃性是至关重要的。
[0003]提高环氧树脂的阻燃性能的常见的方法是添加阻燃剂。由于传统的卤系阻燃剂燃烧时存在多烟、有毒气体排放等二次伤害，对人身安全构成严重威胁，因此设计新型无卤阻燃剂显得尤为重要。同时，为了响应绿色化学，贯穿可持续发展的理念，将可再生、易降解的生物基添加到环氧树脂中并进行改性成为了热点之一。在壳聚糖的结构中，含有羟基和氨基，其活泼氢原子可用于改性、且具有可生物降解性等特性而备受关注。合成含壳聚糖结构的新型高效阻燃剂具有很大的开发价值。

技术实现思路

[0004]基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种制备具有优良阻燃性能且透明的环氧树脂材料的方法，包括含壳聚糖结构的衍生物的合成及衍生物与DOPO复配提高环氧树脂阻燃性能的方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物，所述基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物结构式如下；
[0006][0007]其中，n＝400～870。
[0008]一种如上所述的基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物的合成方法，其按照如下化学方程式进行合成：
[0009][0010]其中，n＝400～870。
[0011]作为上述技术方案的优选，本专利技术提供的基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物的合成方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
[0012]作为上述技术方案的改进，所述方法包含如下步骤：
[0013]将壳聚糖和对硝基苯甲醛加入到溶剂中，搅拌的条件下在回流加热，反应完成后冷却至室温，抽滤得淡黄色粉末，将所得淡黄色粉末用无水乙醇洗涤四到五次，在60℃下的真空干燥箱中干燥12h干燥得到纯净产物。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述壳聚糖和对硝基苯甲醛的摩尔比为0.8
–
1:1
‑
1.2。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述反应温度为70
‑
90℃，溶剂为低碳醇，反应12
‑
24小时。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述溶剂为无水甲醇或者无水乙醇。
[0017]一种基于壳聚糖衍生物的具有高的阻燃性能的透明环氧树脂材料的制备方法，真空条件下在115
‑
125℃将双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)抽至无气泡，然后迅速加入粉末状的
DOPO，使DOPO完全与双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)互溶，并形成均匀的液体；然后，取如上所述的基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物CSN并加入到均匀的液体中，温度降至95℃并搅拌均匀；在搅拌下加入固化剂4,4'
‑
二氨基二苯甲烷(DDM)，将混合均匀液体快速倒入聚四氟乙烯的模具中，并分别在100℃和150℃下固化2小时，得到所述基于壳聚糖衍生物的具有高的阻燃性能的透明环氧树脂材料。
[0018]作为上述技术方案的优选，本专利技术提供的基于壳聚糖衍生物的具有高的阻燃性能的透明环氧树脂材料的制备方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
[0019]作为上述技术方案的改进，所述CSN:DOPO的质量比为1:2。
[0020]如上所述的基于壳聚糖衍生物的具有高的阻燃性能的透明环氧树脂材料的性能，所述材料的磷含量为0.48％，环氧树脂固化物的氧指数能够提高到34.0％，垂直燃烧通过UL
‑
94V
‑
0级。
[0021]本专利技术以壳聚糖及对硝基苯甲醛为主要原料，通过一步反应合成了一种新的席夫碱类化合物，此化合物与9，10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物(DOPO)复配后用于环氧树脂的阻燃时，当添加量仅为5％时，就可以达到很好的阻燃效果，由于其制备方法简便且引入生物质材料，具有可观的潜在应用价值。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：
[0023]1、与现有技术相比，本合成反应方法简单、产率高、无其他副产物、反应条件温和、操作安全、成本低，具有很大的工业化价值。
[0024]2、与现有技术相比，本专利技术制备的这种壳聚糖阻燃剂阻燃效率更高，与DOPO协同添加量为5wt％，磷含量为0.48％，环氧树脂固化物的氧指数能够提高到34.0％，垂直燃烧通过UL
‑
94V
‑
0级。
[0025]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0027]图1是本专利技术壳聚糖及CSN的红外光谱图；
[0028]图2是本专利技术所制备的环氧树脂材料a；
[0029]图3是本专利技术所制备的环氧树脂材料b。
具体实施方式
[0030]下面详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
[0031]需要说明的是以下实施例中的物料份数均为重量份数。实施例中的极限氧指数采用HC
‑
2C型氧指数测定仪按照GB/T 2406
‑
1993进行测试，垂直燃烧采用CZF
‑
2型垂直燃烧仪按照GB/T2408
‑
1996进行测试。
[0032]实施例1
[0033]CSN协同阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0034]制备壳聚糖衍生物CSN
[0035]1)准确称取25mmol壳聚糖和25mmol对硝基苯甲醛，在90℃下磁力搅拌反应24h；反应结束后，将所得到的溶液冷却进行抽滤，将抽滤所得产物用无水乙醇进行洗涤，放在真空干燥箱中干燥12h，得到淡黄色固体5.525g，产率为70.74％。
[0036]2)准确称取25mmol壳聚糖和26.9mmol对硝基苯甲醛，在90℃下磁力搅拌反应24h；反应结束后，将所得到的溶液冷却进行抽滤，将抽滤所得产物用无水甲醇进行洗涤，放在真空干燥箱中干燥12h，得到淡黄色固体，产率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物，其特征在于，所述基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物结构式如下；其中，n＝400～870。2.一种如权利要求1所述的基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物的合成方法，其特征在于，按照如下化学方程式进行合成：其中，n＝400～870。3.如权利要求2所述的基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物的合成方法，其特征在于，包含如下步骤：将壳聚糖和对硝基苯甲醛加入到溶剂中，搅拌的条件下在回流加热，反应完成后冷却至室温，抽滤得淡黄色粉末，将所得淡黄色粉末用无水乙醇洗涤四到五次，在60℃下的真空干燥箱中干燥12h干燥得到纯净产物。4.如权利要求3所述的基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物的合成方法，其特征在于：所述壳聚糖和对硝基苯甲醛的摩尔比为0.8
–
1:1
‑
1.2。5.如权利要求3所述的基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物的合成方法，其特征在于：所述反应温度为70
‑
90℃，溶剂为低碳醇，反应12
‑
24小时。
6.如权利要求5所述的基于壳聚糖结构的壳聚糖衍生物的合成方法，其特征在于：所述溶剂为无水甲醇或者无水乙醇。7.一种基于壳聚糖衍生物的具有高的阻燃性...

【专利技术属性】
技术研发人员：周红，周晨宇，潘志权，程清蓉，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：