一种哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，工艺简单，制得的环氧树脂复合材料只需1wt％的添加量即可达到30.7％的极限氧指数。该制备方法包括以下步骤：(1)将苯磷酸溶解在溶剂中，得到溶液A；(2)将哌嗪溶解在溶剂中，得到溶液B；(3)将溶液A和B先后加入到烧杯中，得到溶液C，室温搅拌；(4)再将溶液C进行抽滤，并用溶剂洗涤，得到粉末D；(5)将粉末D进行干燥，得到哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂；(6)将研磨过筛后的哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂加入到环氧树脂中，搅拌均匀后加入固化剂，再进行搅拌，随后将混合物倒入模具中，放入烘箱中固化后得到哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料。合材料。合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种复合材料的制备方法，更具体地说涉及一种哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，属于阻燃高分子


技术介绍

[0002]环氧树脂具有优异的物理化学、力学和电学性能和诸多优点，被广泛应用于涂料、粘合剂、复合材料、电子封装等领域。然而，EP的耐燃性差极大地限制了它们的进一步应用，需要添加合适的阻燃剂，以达到一定的阻燃效果。
[0003]对于目前的工业产品，添加少量含卤阻燃剂来提高EP的阻燃性是常用方法，但含卤EP复合材料在燃烧过程中会产生有毒气体和烟雾，对环境和人体产生重大危害。因此，开发环保高效的阻燃剂来代替含卤阻燃剂是具有实际应用意义的。
[0004]哌嗪磷酸盐类阻燃剂为磷氮协同阻燃剂，集酸源、碳源和气源一体，阻燃效果好，对环境友好，研究前景广泛。公开号为CN 112679740A的中国专利公布了一种新型哌嗪焦磷酸盐阻燃剂及其制备方法，该专利技术得到的哌嗪焦磷酸盐阻燃剂和塑料基体具有良好的相容性，阻燃效率高；但是，该阻燃剂添加量达到了20％，增大了环氧树脂基体的负载，对塑料基体的力学性能有影响，不适合与其他商用阻燃剂协同作用。高力学性能对于EP的应用至关重要，特别是在蓬勃发展的5G和通信设备中。因此，开发一种添加量小，与环氧树脂基体相容性较好，可以提高力学性能，对环境友好，阻燃效果更加优异，可以和其他商用阻燃剂联用的阻燃剂更具有实用价值和市场前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题与不足，提供一种哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，制备工艺简单，对环境友好；同时原料简单，成本低，产率高达90％，阻燃效果高效。该制备方法所制得的环氧树脂复合材料只需1wt％的添加量即可达到30.7％的极限氧指数。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0008](1)将苯磷酸溶解在溶剂中，得到溶液A；
[0009](2)将哌嗪溶解在溶剂中，得到溶液B；
[0010](3)将溶液A和溶液B先后加入到烧杯中，得到溶液C，室温搅拌，搅拌时间0.5
‑
1h；
[0011](4)再将溶液C进行抽滤，并用溶剂洗涤，得到粉末D；
[0012](5)将粉末D进行干燥，得到哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂；
[0013](6)将研磨过筛后的哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂加入到环氧树脂中，搅拌均匀后加入固化剂，再进行搅拌，随后将混合物倒入模具中，放入烘箱中固化后得到哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料。
[0014]本专利技术上述的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其进一步的技
术方案是所述的溶液A的配比为100ml溶剂中溶解1
‑
2.5g苯磷酸。
[0015]本专利技术上述的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的溶液A的配比为100ml溶剂中溶解0.54
‑
1.36g哌嗪。
[0016]本专利技术上述的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的抽滤为真空抽滤，所述的溶剂洗涤次数为3次以上。
[0017]本专利技术上述的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其再进一步的技术方案是所述的溶剂优选为无水乙醇。
[0018]本专利技术上述的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的干燥温度为60～80℃，干燥时间为8～24h。
[0019]本专利技术上述的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的研磨过筛其所用筛网大小为100～200目。
[0020]本专利技术上述的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的环氧树脂、固化剂和哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂的质量用量比90～100：24～25：1～4。
[0021]本专利技术上述的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的固化的温度是80～120℃，固化时间为0.5～4h。
[0022]本专利技术的制备方法其反应过程如式1所示：
[0023][0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术提供了一种哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂的制备方法，采用一步合成法，工艺简单，而且不需要高温高压，制备过程安全性高，对环境友好。本专利技术原料简单，价格低廉，以廉价、无毒的乙醇作为溶剂，产率高达90％，阻燃效果高效，具有良好的经济价值，可以代替现有的含卤素阻燃剂。本专利技术利用合成的哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂制备阻燃环氧树脂复合材料，相较于纯环氧树脂(极限氧指数：25.6％)，该制备方法所制得的环氧树脂复合材料只需1wt％的添加量即可达到30.7％的极限氧指数、2wt％的添加量可达到32.1％的极限氧指数和3wt％的添加量可达到33.6％的极限氧指数；该制备方法所制得的环氧树脂复合材料只需3wt％的添加量即可达到UL94V
‑
0级的垂直燃烧等级，本专利技术得到的环氧树脂复合材料的阻燃剂添加量少且阻燃效果好。本专利技术利用合成的哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂制备阻燃环氧树脂复合材料，相较于纯环氧树脂(弯曲强度：123.9
±
10.7)，该制备方法所制得的环氧树脂
复合材料只需1wt％的添加量即可达到132.3
±
6.3的弯曲强度，提升了6.8％；2wt％的添加量即可达到126.6
±
9.7的弯曲强度，提升了2.2％。
附图说明
[0026]图1为苯磷酸、实施例1和哌嗪的傅里叶红外光谱图，图1中，样品1为哌嗪；样品2为实施例1；样品3为苯磷酸。
[0027]图2为苯磷酸、实施例1和哌嗪的1H、
31
P核磁共振谱图，图2中，(1)图为1H谱，样品1为哌嗪；样品2为实施例1；(2)图
31
P谱，样品1为苯磷酸；样品2为实施例1。
[0028]图3为实施例2垂直燃烧测试的视频截图，图3中，(1)图为第一次点燃；(2)图为第二次点燃。
[0029]图4为实施例2和纯环氧树脂断面的扫描电子显微镜图，图4中，(1)图和(2)图为纯环氧树脂；(3)图和(4)图为实施例2
具体实施方式
[0030]以下通过具体实施例说明本专利技术，但本专利技术并不仅仅限定于这些实施例。
[0031]实施例1
[0032]哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂的制备：
[0033](1)将2.5g苯磷酸溶解在100ml无水乙醇中，搅拌以形成透明溶液，得到溶液A；
[0034](2)将1.36g哌嗪溶解在100ml无水乙醇中，搅拌得到溶液B；
[0035](3)将溶液A和溶液B先后加入到烧杯中，室温搅拌，搅拌时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将苯磷酸溶解在溶剂中，得到溶液A；(2)将哌嗪溶解在溶剂中，得到溶液B；(3)将溶液A和溶液B先后加入到烧杯中，得到溶液C，室温搅拌，搅拌时间0.5
‑
1h；(4)再将溶液C进行抽滤，并用溶剂洗涤，得到粉末D；(5)将粉末D进行干燥，得到哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂；(6)将研磨过筛后的哌嗪基苯磷酸盐阻燃剂加入到环氧树脂中，搅拌均匀后加入固化剂，再进行搅拌，随后将混合物倒入模具中，放入烘箱中固化后得到哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料。2.根据权利要求1所述的哌嗪基苯磷酸盐阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述的溶液A的配比为100ml溶剂中溶解1
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2.5g苯磷酸。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的溶液A的配比为100ml溶剂中溶解0.54
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1.36...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻源，郭勇，陈婷婷，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：