一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂以1,3

【技术实现步骤摘要】
一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂及其制备方法，特别涉及一种应用于环氧树脂的含硅氧键和DOPO结构的生物质阻燃剂及其制备方法，属于阻燃剂


技术介绍

[0002]热固性树脂具有优异的抗腐蚀性、尺寸稳定性、热力学性能等，表现出良好的综合功能，是近年来塑料和橡胶工业中不可或缺的组成。环氧树脂是特别具有代表性的热固性树脂，具有优良的耐化学性、介电性能、机械性能和粘结性等，可作为胶黏剂、涂料、电子封装材料、土建材料等，在电子、电气、机械制造、航天航空、汽车轨道、化学化工、建筑冶金等领域得到广泛应用。然而，环氧树脂不仅极易燃烧且存在韧性不足等缺点，制约了其发展和应用，因此，环氧树脂的阻燃改性是环氧树脂领域的研究热点，具有十分重要的意义。
[0003]通过向环氧树脂添加含卤阻燃剂可以有效改善环氧树脂的阻燃性能，但是含卤阻燃剂在燃烧过程中会释放有毒气体，导致环境污染和健康问题，因此无卤阻燃剂受到许多研究者的青睐。无卤阻燃剂由于其高效、低毒的特性，被广泛应用在聚合物或者高分子材料中，无卤阻燃剂改性的环氧树脂在燃烧过程中不会分解释放出有毒的卤化氢或有机卤化物，从而使生烟量和烟气毒性降低，对处在火灾之中的人们逃生创造了更大可能。无卤阻燃剂改性的环氧树脂在火灾现场中可降低或者阻止火灾的发生和蔓延，降低火灾对能源、资源的浪费以及生态环境的破坏，对减少火灾中人员伤亡和财产损失具有非常重要的实际意义。但是随着阻燃剂的添加却会因为分散不均，团聚等原因导致环氧树脂的力学性能下降，限制了环氧树脂在各种领域的应用。同时，随着阻燃剂研究的不断深入，以及人类对环境和资源危机等问题认识的不断深化，开发原料来源广泛，尤其是含有生物质等可再生资源，合成过程简便、无污染，且与环氧树脂分散性好，并且在赋予改性环氧树脂优异阻燃性能的同时，能够同时兼具优异热稳定和力学性能的阻燃剂是一个极具挑战的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂以醛类化合物(香草醛及其衍生物)为原料，是一种可再生的生物质材料，结构单元中设计有Si
‑
O柔性结构，能够提高改性环氧树脂的韧性，赋予其良好的抗冲击性能；仲胺能参与环氧树脂的固化反应，提高阻燃剂与环氧树脂的相容性。同时，结构中的P、N、Si等元素、DOPO和苯基刚性基团，又可赋予改性环氧树脂良好的热稳定和阻燃性能。
[0005]本专利技术通过下述方案实现：一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂：所述阻燃剂的结构式如下：
[0006][0007]其中，R＝3
‑
羟基
‑4‑
甲氧基苯基或3
‑
甲氧基
‑4‑
羟基苯基或3
‑
甲氧基苯基。
[0008]一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂的制备方法，其按照下述步骤进行：
[0009]步骤一、将醛类化合物溶于有机溶剂，在一定温度条件下搅拌，缓慢滴加1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷，滴加完毕后，在一定温度下反应一定时间，经蒸馏、洗涤、真空干燥即可得到中间体，反应方程式如下：
[0010][0011]其中R＝3
‑
羟基
‑4‑
甲氧基苯基、3
‑
甲氧基
‑4‑
羟基苯基、3
‑
甲氧基苯基；
[0012]步骤二、将步骤一步得到的中间体溶于有机溶剂，在一定温度条件下搅拌，缓慢滴加DOPO溶液，滴加完毕后，在一定温度下反应一定时间后，经蒸馏、洗涤、真空干燥即可得到含硅氧键和DOPO结构的生物质阻燃剂，反应方程式如下：
[0013][0014]所述步骤一中，醛类化合物与1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷摩尔比为2
‑
2.5:1。
[0015]所述步骤一中，有机溶剂为甲醇和乙醇中的一种或两种的混合，该有机溶剂的用量为1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷质量的6
‑
10倍。
[0016]所述步骤一中，滴加1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷温度为35
‑
50℃；反应温度为35
‑
60℃，反应时间为3
‑
5h。
[0017]所述步骤二中，DOPO溶液与中间体的摩尔比为2
‑
2.5:1。
[0018]所述步骤二中，有机溶剂为甲醇和乙醇中的一种或两种的混合，该有机溶剂的用量为DOPO溶液质量的6
‑
10倍。
[0019]所述步骤二中，滴加DOPO溶液的温度为40
‑
60℃；反应温度为40
‑
65℃，反应时间为4
‑
6h。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]1、本专利技术的含硅氧键和DOPO结构的生物质阻燃剂结构中同时含有Si
‑
O柔性基团，P、N、Si等元素、DOPO和苯基刚性基团，氮元素在燃烧时会产生不可燃气体，抑制材料的持续燃烧；磷、硅元素与苯环基团能够促进碳层的形成，既能阻止分解产物的外溢，又能抑制高分子材料的热分解，从而提高基体阻燃性能，Si
‑
O柔性基团和苯基刚性基团的存在，又能赋予改性环氧树脂优异的力学性能和热稳定性能，仲胺能参与环氧树脂的固化反应，提高阻燃剂与环氧树脂的相容性；
[0022]2、本专利技术的阻燃剂以醛类化合物(香草醛及其衍生物)为原料，是一种可再生的生物质材料。
具体实施方式
[0023]下面对本专利技术进一步说明，但本专利技术保护范围不局限所述内容。
[0024]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0025]实施例1：
[0026]向三口烧瓶中加入香草醛(26.4mmol)和无水乙醇(30mL)，在35℃条件下将1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷(13.2mmol)缓慢滴入三口烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂的结构式如下：2.根据权利要求1所述的一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂，其特征在于：所述结构式中R＝3
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羟基
‑4‑
甲氧基苯基或3
‑
甲氧基
‑4‑
羟基苯基或3
‑
甲氧基苯基。3.一种如权利要求1所述的应用于环氧树脂的生物质阻燃剂的制备方法，其特征在于：其按照下述步骤进行：步骤一、将醛类化合物溶于有机溶剂，在一定温度条件下搅拌，缓慢滴加1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷，滴加完毕后，在一定温度下反应一定时间，经蒸馏、洗涤、真空干燥即可得到中间体；步骤二、将步骤一步得到的中间体溶于有机溶剂，在一定温度条件下搅拌，缓慢滴加DOPO溶液，滴加完毕后，在一定温度下反应一定时间后，经蒸馏、洗涤、真空干燥即可得到含硅氧键和DOPO结构的生物质阻燃剂。4.根据权利要求3所述的一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，醛类化合物与1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷摩尔比为2
‑
2.5:1。5.根据权利要求3所述的一种应用于环氧树脂的生物质阻燃剂的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明锋，林菽丰，兰加水，钟伟，
申请(专利权)人：万新厦门新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：