一种高效阻燃的磷酰胺聚合物阻燃剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种高效阻燃的磷酰胺聚合物阻燃剂及其制备方法和应用，所述阻燃剂的结构如下：其中，n为20

【技术实现步骤摘要】
一种高效阻燃的磷酰胺聚合物阻燃剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及阻燃剂的制备
更具体地，涉及一种高效阻燃的磷酰胺聚合物阻燃剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂是应用最广泛热固性材料之一，由于其优异的耐化学性、机械性能、粘合性能、较低的固化收缩率和较高的电绝缘性能，广泛应用于粘合剂、绝缘材料、涂料以及结构复合材料中。与其他合成有机聚合物材料类似，环氧树脂高度易燃，在燃烧时放出大量黑烟并且产生大量熔滴，给人类的生命健康以及环境造成严重的威胁。因此，提高环氧树脂的阻燃性，降低其对人类和环境的威胁是非常必要的。
[0003]含有卤素的阻燃剂是降低环氧树脂可燃性的最有效的商业阻燃剂，并且对环氧树脂的其他性能没有太大的影响，但是卤素阻燃剂致命的缺点是在分解过程中会释放出大量的有毒气体以及致癌物质。因此，卤素阻燃剂被大范围的禁止使用。如何提供能对环氧树脂进行有效阻燃的且基本不影响环氧树脂其他性能的阻燃剂一直是本领域技术人员的研究方向。

技术实现思路

[0004]基于以上事实，本专利技术的目的在于提供一种高效阻燃的磷酰胺聚合物阻燃剂及其制备方法和应用。该阻燃剂用在制备环氧树脂材料中，具有优异的阻燃性能。
[0005]一方面，本专利技术提供一种高效阻燃的磷酰胺聚合物阻燃剂，所述阻燃剂的结构如下：
[0006][0007]其中，n为20
‑
30的正整数。
[0008]又一方面，本专利技术提供如上所述的磷酰胺聚合物阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]在无溶剂存在的条件下，在氮气气氛中，将对苯二胺和甲基膦酸二甲酯进行反应，得到所述磷酰胺聚合物阻燃剂。
[0010]所述阻燃剂的制备流程如下式所示：
[0011][0012]进一步地，所述反应的温度为160
‑
180℃，时间为7
‑
8h。
[0013]进一步地，所述对苯二胺和甲基膦酸二甲酯的质量比为1:(1.1
‑
1.2)。
[0014]又一方面，本专利技术提供一种阻燃环氧树脂复合材料，所述复合材料由包括环氧树脂，以及如上所述的磷酰胺聚合物阻燃剂的原料复合得到。
[0015]进一步地，所述磷酰胺聚合物阻燃剂与环氧树脂的质量比为(0.01
‑
0.06):1。
[0016]进一步地，所述原料中还包含固化剂，所述固化剂与环氧树脂的质量比为(0.2
‑
0.3):1。
[0017]又一方面，本专利技术提供如上所述的阻燃环氧树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0018]将环氧树脂、所述磷酰胺聚合物阻燃剂以及固化剂混匀，脱泡，趁热倒入预热的模具中，固化，冷却至室温后，得所述阻燃环氧树脂复合材料。
[0019]进一步地，所述固化的条件为：依次在100℃，120℃下固化两小时。
[0020]本专利技术的有益效果如下：
[0021]本专利技术提供的阻燃剂的制备方法中采用无溶剂法并且一步合成，步骤少，操作简单，无需后处理，原料利用率高。
[0022]本专利技术提供的阻燃剂应用在环氧树脂中，改善了环氧树脂的阻燃性能，阻燃剂的添加量为1％wt时便可使环氧树脂的极限氧指数达到30％以上，垂直燃烧测试可达到V
‑
0等级；同时，还提高了环氧树脂的力学性能，随着阻燃剂添加量的增加，韧性呈现增加的趋势。
附图说明
[0023]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0024]图1示出本专利技术示例性的高效磷酰胺聚合物阻燃剂的合成路线。
[0025]图2为实施例1的傅里叶变换红外光谱图。
[0026]图3为实施例2、实施例3、实施例4的热重图。
[0027]图4为实施例2、实施例3、实施例4的锥形量热测试的热释放速率图。
[0028]图5为实施例2、实施例3、实施例4的锥形量热测试的总热释放速率图。
[0029]图6为实施例2、实施例3、实施例4的锥形量热测试的总生烟量图。
[0030]图7为实施例2、实施例3、实施例4的应力应变曲线图。
[0031]图8为实施例2、实施例3、实施例4的拉伸强度和缺口冲击强度图。
具体实施方式
[0032]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0033]实施例1
[0034]磷酰胺聚合物阻燃剂的制备，包括如下步骤：
[0035]磷酰胺聚合物阻燃剂通过无溶剂法制备，在氮气氛围下，将14g对苯二胺(PPD)和16g甲基膦酸二甲酯(DMMP)加入到装有冷凝回流的250ml的三口烧瓶中，并且将体系温度升到180℃，在高速磁力搅拌下保持8h，最后得到粘稠状的产物，命名为磷酰胺聚合物阻燃剂。
[0036]得到的磷酰胺聚合物阻燃剂的红外光谱如图2所示。
[0037]实施例2
[0038]一种环氧树脂材料，其制备包括如下步骤：
[0039]纯环氧树脂的固化是将30g环氧树脂与6.54g固化剂4,4
’
‑
二氨基二苯甲烷充分混
合，在减压真空烘箱中，90℃脱泡5分钟，趁热倒入到预热的模具中，然后再100℃和120℃下依次固化2小时后冷却至室温即可得到纯热固性环氧树脂。其极限氧指数可达24％，UL
‑
94为HB等级。
[0040]实施例3
[0041]一种阻燃环氧树脂复合材料，其制备包括如下步骤：
[0042]称取环氧树脂30.00g，并在90℃的搅拌台上搅拌，然后加入0.37g的实施例1制备得到的磷酰胺聚合物阻燃剂，搅拌均匀，然后加入4,4
’
‑
二氨基二苯甲烷6.54g，充分混合，然后在减压真空烘箱中90℃脱泡5min，趁热倒入预热的模具中，依次在100℃，120℃下固化两小时，冷却至室温，即可从模具中取出得到。
[0043]其中加入合成的磷酰胺聚合物阻燃剂的质量为0.37g时，得到的是阻燃剂含量为1wt％的阻燃热固性环氧树脂。其极限氧指数可达30％，UL
‑
94可达到V
‑
0等级。
[0044]实施例4
[0045]一种阻燃环氧树脂复合材料，其制备包括如下步骤：
[0046]称取环氧树脂30.00g，并在90℃的搅拌台上搅拌，然后加入0.73g的实施例1制备得到的磷酰胺聚合物阻燃剂，搅拌均匀，然后加入4,4
’
‑
二氨基二苯甲烷6.54g，充分混合，然后在减压真空烘箱中90℃脱泡5min，趁热倒入预热的模具中，依次在100℃，120℃下固化两小时，冷却至室温，即可从模具中取出得到。
[0047]其中加入合成的磷酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效阻燃的磷酰胺聚合物阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂的结构如下：其中，n为20
‑
30的正整数。2.如权利要求1所述的磷酰胺聚合物阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在无溶剂存在的条件下，在氮气气氛中，将对苯二胺和甲基膦酸二甲酯进行反应，得到所述磷酰胺聚合物阻燃剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为160
‑
180℃，时间为7
‑
8h。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述对苯二胺和甲基膦酸二甲酯的质量比为1:(1.1
‑
1.2)。5.一种阻燃环氧树脂复合材料，其特征在于，所述复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜，李晓蓓，孙军，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：