一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及硅氧烷阻燃材料技术领域，具体关于一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法；本发明专利技术提供一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法：20

【技术实现步骤摘要】
一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法


[0001]该专利技术涉及硅氧烷阻燃材料
，尤其是一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法。

技术介绍

[0002]倍半硅氧烷是一种有机硅化合物，其化学式为[RSiO
3/2
]n(R＝H，烷基，芳基或烷氧基)。倍半硅氧烷是无色固体，采用笼状或聚合结构，具有Si
‑
O
‑
Si键和四面体Si顶点。倍半硅氧烷是多八面体倍半硅氧烷(POSS)的一种，作为陶瓷材料和纳米复合材料的前驱体引起了人们的关注。不同的取代基(R)可以连接到Si中心。这些分子是不寻常的，因为它们具有无机硅酸盐核和有机表面。硅芯具有刚性和热稳定性。
[0003]环氧基POSS的活性基团能与氨基、羧基等基团反应，可接枝到聚合物侧链，也可参与交联网络固化。Sellinger等利用八氢基POSS和烯丙基缩水甘油醚，通过硅氢加成反应，首次合成了八环氧基POSS。Lee等先合成了烯丙基POSS，再利用间氯过氧苯甲酸将双键氧化成环氧基，制备了环氧基POSS。
[0004]中国专利公开号为CN105670259B提供一种聚硼硅氧烷阻燃剂，其是先由三乙氧基硼烷、四氯化硅、茂金属催化剂和助催化剂后反应生成的聚硼硅氧烷中间体；再将聚硼硅氧烷中间体与四氯化硅、蒸馏水反应得的水解产物进行洗涤、去除小分子后制得，其产率高、纯度高；且聚硼硅氧烷阻燃剂为透明状、耐高温而不易析出；另外聚硼硅氧烷分子量和分子量分布可控。本专利技术的第二个目的是提供一种高透明无卤阻燃的含有聚硼硅氧烷阻燃剂的聚碳酸酯复合材料及其制备方法，聚硼硅氧烷阻燃剂可以明显提高聚碳酸酯的阻燃性能与极限氧指数。
[0005]中国专利申请号为CN201710045703.X申请了一种反应型聚硅氧烷阻燃涂层及其制备方法，属于阻燃涂层
该涂层成分由硅烷偶联剂、聚磷酸铵、成膜剂、聚硅氧烷阻燃剂、湿润剂和乙醇组成。本专利技术的成膜剂与硅烷偶联剂同时起到成膜作用，硅烷偶联剂又能与所合成的聚硅氧烷阻燃剂发生相互作用，硅烷偶联剂与阻燃剂既可以对聚磷酸铵实施微胶囊化又可进行反应，得到空间交联网状结构的反应型聚硅氧烷阻燃涂层，该涂层以乙醇为溶剂，并且整个体系中原料均为环境友好型试剂，对环境与操作人员均无危害；该涂层为反应型涂层，阻燃效率高，可使聚丙烯的极限氧指数LOI达到31.3％并通过UL
‑
94V0测试。
[0006]然而现有技术及文献中记载的制备得到的聚倍半硅氧烷阻燃材料一般存在产率不高，阻燃性能提升的同时难免使得材料机械性能遭遇损失。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在提供一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法，属于硅氧烷阻燃材料
通过本专利技术制备得到的环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料具有产品收率高，阻燃性能优异，同时对材料的机械性能无影响的技术效果。
[0008]本专利技术的技术方案是：
[0009]一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法，其操作步骤为：
[0010]S1：按重量份，在反应釜中加入20
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30份烯丙基缩水甘油醚和0.002
‑
0.05份三[双(三甲基硅)氨基]镧，0.5
‑
2份1,1
′‑
双(二甲基硅基)二茂铁，100
‑
120份溶剂，搅拌混合均匀，在60
‑
75℃条件下反应0.5
‑
2h；
[0011]S2：然后将50
‑
62份乙烯基硅烷滴加到反应釜中，在62
‑
77℃条件下反应2
‑
5h；
[0012]S3：再加入4
‑
8份倍半氧化物，于70
‑
85℃反应5
‑
10h，减压旋蒸除去溶剂，得到环氧基含镧聚倍半硅氧烷。
[0013]进一步的，S1中还包括一种催化剂，所述催化剂为卡斯泰德催化剂；
[0014]进一步的，所述卡斯泰德催化剂添加质量份数为0.1
‑
0.7份；
[0015]进一步的，所述S1搅拌转速控制为80
‑
135r/min；
[0016]进一步的，所述溶剂为甲苯或二甲苯；
[0017]进一步的，所述溶剂还包括环己烷、三氯乙烯、氯仿、四氯化碳和四氢呋喃；
[0018]进一步的，所述S2中乙烯基硅烷包括：乙烯基三甲氧基硅烷、1，3
‑
二乙烯基四甲基二硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三(叔丁基过氧)硅烷；
[0019]进一步的，所述S3中倍半氧化物为八乙烯基八硅倍半氧烷和八丙巯基八硅倍半氧烷；
[0020]进一步的，所述反应进行时气氛均为氮气填充。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本方法制备的环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料在阻燃和高强度复合材料领域应用潜力大，环氧基功能化POSS由于其核心处的笼形结构分子中的硅原子的侧链为具有柔性链节基团，使得其能够以液态形式存在，有效提高其与液态环氧树脂之间的相容性，从而可以有效提高材料的阻燃性能。
[0023]同时，由于其侧链之中含有大量的环氧基，因而其能够有效的参与环氧树脂的固化反应。此外，由于其侧链的链节长度较短，使得其分子内部的笼形结构的核心的含量较高，在加入量相同的情况下笼形结构的核心的含量越高，其能够起到的改善力学耐热性能的效果也相应更加明显。
具体实施方式
[0024]下面通过实施例来进一步说明本专利技术，但以下所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，本专利技术并不局限于以下实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域中的研究人员在没有进行创造性实验所获得的实施例，都应该在本专利技术保护的范围之内。
[0025]下面实施例制备的环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料测试方法如下：
[0026]1、阻燃性能按照UL
‑
94标准进行测试；
[0027]2、极限氧指数按照ASTM D2863进行测试；
[0028]3、拉伸性能按照ASTM D638进行测试(拉伸速度为20mm/min)；
[0029]4、弯曲性能按照ASTM D790进行测试(弯曲速度为1.25mm/min)；
[0030]5、悬臂梁缺口冲击性能按照ASTM D256进行测试。
[0031]实施例1
[0032]一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法，其操作步骤为：
[0033]S1：在反应釜中加入20g烯丙基缩水甘油醚和0.01g三[双(三甲基硅)氨基]镧，0.5g1,1
′‑
双(二甲基硅基)二茂铁，0.1g卡斯泰德催化剂，搅拌混合均匀，在60℃条件下氮气保护反应0.5h；
[0034]S2：然后将50g乙烯基四甲基二硅烷滴加到反应釜中，在62本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法，其操作步骤为：S1：按重量份，在反应釜中加入20
‑
30份烯丙基缩水甘油醚和0.002
‑
0.05份三[双(三甲基硅)氨基]镧，0.5
‑
2份1,1
′‑
双(二甲基硅基)二茂铁，100
‑
120份溶剂，搅拌混合均匀，在60
‑
75℃条件下反应0.5
‑
2h；S2：然后将50
‑
62份乙烯基硅烷滴加到反应釜中，在62
‑
77℃条件下反应2
‑
5h；S3：再加入4
‑
8份倍半氧化物，于70
‑
85℃反应5
‑
10h，减压旋蒸除去溶剂，得到环氧基含镧聚倍半硅氧烷。2.根据权利要求1所述的一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法，其特征在于：S1中还包括一种催化剂，所述催化剂为卡斯泰德催化剂。3.根据权利要求2所述的一种环氧基含镧聚倍半硅氧烷阻燃材料的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭广国，吴健泳，
申请(专利权)人：上海普信高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：