一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料及其制备方法技术

本申请涉及环氧树脂技术领域，尤其是一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料及其制备方法。一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料主要是由合成VDA粉末、环氧树脂L20、4,4

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料及其制备方法


[0001]本申请涉及环氧树脂
，尤其是涉及一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂(EP)是一种多功能热固性聚合物，具有耐化学腐蚀、优良的电学性能和优异的机械性能等优点。这些特性使其在航空航天、金属涂层、汽车和微电子材料等各领域得到广泛应用[Compos.B.Eng,2022,234,109701]。然而，环氧树脂的缺点是它的燃点低，导致发生火灾危险性的可能性增加[Polym Degrad Stab，2011，96，875]。目前，提高环氧树脂防火安全性的普遍方法是添加阻燃剂，这是获得阻燃聚合物最简单的技术之一[Polym Degrad Stab,2019,166,334
‑
43]。
[0003]在多种阻燃添加剂中，卤素化合物表现出优异的阻燃效果，但会造成聚合物在燃烧过程中产生大量的有毒烟雾，这不符合个人健康和环境保护的原则，因此被禁止使用[J Mater Chem A，2014，2，16230,Polym Degrad Stab，2019，166，334]。其他绿色无机阻燃剂，如石墨烯、氮、硅、层状双氢氧化物(LDH)和二茂铁化合物获得更多关注[Compos Sci Technol，2019，182，,Chin J Chem，2017，35，1875,Polymer，2016，97，300]。氧化石墨烯被用作聚合物纳米复合材料中的阻燃添加剂，并取得了良好的效果[J Appl Polym Sci，2020，138，]。然而，石墨烯在空气中受热后很容易被烧毁，这可能会降低其防止聚合物纳米复合材料中有机挥发物逃逸的有效性。一般来说，无机阻燃剂的引入会造成材料力学性能的削弱，所以同时改善阻燃和力学性能一直是研究者的目标。含磷化合物由于其无毒害的特性和燃烧过程中的催化碳化作用而引起了研究人员的注意，具有适当结构的磷阻燃剂可以在气相和凝结相中发挥作用[eXPRESS Polym.Lett.，2020，14，908]，在各种添加剂中，9，10
‑
二氢
‑9‑
氧
‑
10
‑
磷菲
‑
10
‑
氧化物(DOPO)属于含磷化合物中的一种具有较高反应活性的中间体[Compos.B.Eng,2019,178]。DOPO及其衍生物在凝聚相中催化炭化，在气相中释放PO
·
等作为自由基清除剂，对EP表现出良好的阻燃效果[Polym Degrad Stab，2009，94，2101]。但若将DOPO作为单一阻燃剂来阻燃环氧树脂往往会导致EP/DOPO复合材料的玻璃化转变温度和降解温度下降[Polym Degrad Stab，2014，108，68]。因此，DOPO通过特有的活性P
‑
H键与其他基团发生取代反应，这样形成的阻燃添加剂和环氧树脂聚合物链之间的共价键结合形成自身具有阻燃特性的环氧树脂，在保证热稳定性的前提下力学性能不被破坏[Compos.B.Eng，2022，234，109701]。最近，一些研究人员已经开发了低磷含量的高效阻燃剂，通过协同阻燃效应提高磷基化合物的阻燃效率[Prog Polym Sci，2021，114，101366]。一种有效的方法是将其他阻燃官能团整合到其分子结构中，其中包括三嗪、希夫碱、噻唑、亚胺或六氯环三磷苯等活性基团[J Anal Appl Pyrolysis，2017，127，360]。研究发现，DOPO和席夫碱的加成产物对环氧树脂的阻燃效率有相当大的提高[Compos.B.Eng，2019，168，458]。
[0004]目前，安全和可持续发展已经成为世界的主题，人们对开发生物可再生或环境友
好的阻燃剂有很大兴趣[Chem Eng J，2023，451，137823]。现在大部分的研究工作已经转移到使用生物基材料来制备阻燃环氧树脂。利用可再生资源作为原料合成生物基环氧树脂的努力也在不断增加[Ind.Eng.Chem.Res，2015，54，2974]。一些生物可再生材料，如衣康酸、环糊精、香兰素、茶皂素、蛋白质、聚多巴胺和氯葡萄糖醇已经被用作环氧树脂的阻燃剂，并证明了环氧树脂的阻燃性和热稳定性有所提高[Compos.B.Eng，2019，170，19]。香兰素(4
‑
羟基
‑3‑
甲氧基苯甲醛)是一种生物质衍生的单芳香族化合物，含有一个活性醛和一个酚类羟基[Polym Degrad Stab，2021，184，]。它通常从一些植物如香草豆中获得，也可以通过木质素的发酵在工业规模上生产，从而使香兰素作为可再生产品的多功能平台分子更加可行[Polym Degrad Stab，2016，123，105]。它通常用作食品中的抗氧化剂、抗菌剂和调味剂，并在化妆品工业中用作固化剂，也可作为环氧固化的硬化剂[Ind.Eng.Chem.Res，2015，54，7777]。
[0005]目前，广泛采用含P、N元素的化合物作为环氧树脂的阻燃剂，主要依靠燃烧过程中捕获活性自由基，释放出惰性气体稀释气相中的可燃气体浓度，但由于碳层阻隔效应弱，导致阻燃效果受到限制。因此，利用香兰素含碳量高且具有高反应活性醛基的特质设计出一种含生物基和噻唑基团的DOPO衍生物是提高阻燃性能的一种可行方法。无论是作为硬化剂还是加入环氧基质的添加剂，都使环氧树脂由于P、N、S元素的协同作用而具有明显改善的阻燃性。对提高环氧树脂阻燃性和保证复合材料的力学性能具有重要意义。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本申请提供了一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料的制备方法。
[0007]第一方面，本申请提供的一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料，是通过以下技术方案得以实现的：一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料，主要是由合成VDA粉末、环氧树脂L20、4,4
′‑
二氨基二苯甲烷DDM制备而成；所述合成VDA粉末添加量1
‑
8％；所述合成VDA粉末主要是由香兰素、2
‑
氨基苯并噻唑、DOPO以摩尔量比1.00
±
0.02：1.00
±
0.02：1.00
±
0.02制成。
[0008]本申请中使用香兰素与2
‑
氨基苯并噻唑脱水缩合生成席夫碱作为DOPO基化合物的反应中间体，再与DOPO中的P
‑
H健发生取代反应，合成一种无卤环保型的活性阻燃剂(6R)
‑6‑
((((3aS,7aS)
‑
3a,7a
‑
二氢苯并[d]噻唑
‑2‑
基)氨基)(4
‑
羟基
‑3‑
甲氧基苯基)甲基)二苯并[c,e][1,2]氧膦酸6
‑
氧化物(VDA)。
[0009]本申请中用VD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料，其特征在于：主要是由合成VDA粉末、环氧树脂 L20、4,4
′‑
二氨基二苯甲烷DDM制备而成；所述合成VDA粉末添加量1
‑
8%；所述合成VDA粉末主要是由香兰素、2
‑
氨基苯并噻唑、DOPO以摩尔量比1.00
±
0.02：1.00
±
0.02：1.00
±
0.02制成。2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料，其特征在于：所述合成VDA粉末的制备方法如下：S1，按照配比称取2
‑
氨基苯并噻唑溶解于无水乙醇，无水乙醇与2
‑
氨基苯并噻唑的配比为：800
‑
1000mL无水乙醇溶解0.1moL的2
‑
氨基苯并噻唑，加热到85
‑
88 ℃后加入计量准确的香兰素，搅拌8
ꢀ‑
10h；S2，然后加入计量准确的DOPO，维持在85
‑
88 ℃，反应时间为16
‑
18 h，反应结束后将产物抽滤并用乙醇离心洗涤，再置于烘箱中干燥，烘箱的干燥温度为70
‑
75 ℃，干燥20
‑
26 h，最后所得固体物研磨制得VDA粉末。3.根据权利要求1所述的一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料，其特征在于：所述合成VDA粉末添加量1%。4.根据权利要求1所述的一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料，其特征在于：所述合成VDA粉末添加量2%。5.根据权利要求1所述的一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料，其特征在于：所述合成VDA粉末添加量4%。6.根据权利要求1所述的一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料，其特征在于：所述合成VDA粉末添加量6%。7.根据权利要求1所述的一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料，其特征在于：所述合成VDA粉末添加量8%。8.一种权利要求1
‑
7中任一项所述的一种环氧树脂香兰素基噻唑席夫碱复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈芳，孔庆红，李岚，张有生，万胜兵，张亚芬，
申请(专利权)人：浙江嘉民新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：