一种含磷硅杂化物的复合阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含磷硅杂化物的复合阻燃剂及其制备方法。这种含磷硅杂化物的复合阻燃剂是由１００重量份磷硅杂化阻燃剂，５～１００重量份无机阻燃剂和０～１００重量份无机填料复合而成，可以用于环氧树脂、聚酯、聚酰胺等多种高分子材料以提高其阻燃性能和热性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料领域，特别涉及。
技术介绍
卤系阻燃剂因不符合环保要求而受到使用限制，磷系阻燃剂和硅系阻燃剂因符合环保和安全的要求逐渐得到发展。磷系阻燃剂分为无机磷系和有机磷系阻燃剂，前者稳定 性好，阻燃效果持久，不挥发；后者阻燃效果好，对提高高分子材料的综合性能有十分重要 的作用。硅系阻燃剂也包括无机类和有机类阻燃剂，前者主要是二氧化硅，起补强和阻燃作 用；后者由于其低毒、能改善基材的其他性能(如加工性能、机械性能、耐热性能等)而备 受重视。但是，单一使用磷系阻燃剂虽然能提高阻燃性，但往往使得材料的的高温耐热性下 降；而单独使用硅系阻燃剂的阻燃效果却不佳，需要复配其他阻燃剂使用。因此，如何将含 硅阻燃剂和含磷阻燃剂同时加入到材料中，从而同时提高材料的阻燃性和耐热性成为各国 学者研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、热稳定性好、 阻燃性高的含磷硅杂化物的复合阻燃剂。本专利技术的另一目的在于提供一种上述含磷硅杂化物的复合阻燃剂的制备方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种含磷硅杂化物的复合阻燃剂，包括100重量份的磷硅杂化阻燃剂、5 100重 量份的无机阻燃剂和0 100重量份的无机填料。所述磷硅杂化阻燃剂，采用下述方法制备得到将50 500重量份的硅溶胶、0 300重量份的烷氧基硅氧烷和100重量份的含磷烷氧基硅氧烷混合搅拌，于10°C 60°C下 杂化反应1 8小时，干燥后得到磷硅杂化阻燃剂。所述含磷烷氧基硅氧烷，结构式为式1 <formula>formula see original document page 4</formula>式1式1中，R1为含3 10个碳的直链或含侧链烃基、或3 10个碳含(氧、硫或氮) 杂基团；R2为甲基、乙基、正丙基、异丙基或丁基；R3为甲基、乙基、正丙基、异丙基或丁基；η 为2或3 ;η'为1 3。所述含磷烷氧基硅氧烷，采用下述方法制备得到100重量份的环氧基烷氧基硅 氧烷、5 100重量份的含磷物质，20 100重量份的有机溶剂和0 10重量份的去离子 水混合搅拌，在10°C 60°C下反应IOmin 60min，减压蒸馏除去有机溶剂后制得含磷烷氧基硅氧烷。所述环氧基烷氧基硅氧烷为环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基三甲 氧基硅烷、环氧丙氧丙基三正丙氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基 三丁氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲氧基二异丙氧基硅烷、环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷中的一 种或一种以上混合物。所述含磷物质是所有能与环氧基反应的一种或一种以上的含磷物质的混合物； 优选磷酸、亚磷酸、磷酸二甲酯、亚磷酸二甲酯、磷酸二烷基酯、亚磷酸二烷基酯或10-氧 化-(9，10-2H-9-氧-10磷)杂菲中的一种或一种以上混合物。所述有机溶剂是甲醇、丙酮、乙醇、丁酮中的一种或一种以上混合物。所述烷氧基硅氧烷的结构式为式2 <formula>formula see original document page 5</formula>式2中，Rl为甲基、乙基、正丙基、异丙基或丁基；R2、R3、R4为1 5个碳的直链或含侧链烃基或芳香基、或含1 4个碳的烷氧基。所述烷氧基硅氧烷优选正硅酸乙酯、正硅 酸甲酯、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、 苯基三甲氧基硅烷、苄基三乙氧基硅烷中的一种或一种以上混合物。所述硅溶胶可直接从市场购得。所述无机阻燃剂是氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌或三氧化二锑中的一种或一种以 上混合物。所述无机填料是硅微粉、碳酸钙、煅烧高岭土、云母粉或滑石粉中的一种或一种以 上混合物。本专利技术与现有技术相比具有如下优点和效果(1)本专利技术通过溶胶凝胶法制备得到磷硅杂化阻燃剂从而成功引入了磷和硅元ο(2)本专利技术工艺简单，原料易得，操作方便，成本低。(3)本专利技术的复合阻燃剂为非卤阻燃剂，环境友好。(4)本专利技术的复合阻燃剂可以提高环氧树脂、聚酯等高分子材料的耐热性、阻燃 性，而拉伸强度下降较少。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1磷硅杂化阻燃剂的制备方法将IOOg环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、8. Ig亚磷酸、 20g丙酮、12. Sg乙醇加入到烧杯中，20°C下搅拌20min，反应完毕后将混合物减压蒸馏除去丙酮和乙醇，制得含磷烷氧基硅氧烷；然后取IOOg含磷烷氧基硅氧烷与50g硅溶胶，IOOg 甲基三乙氧基硅烷，200g正硅酸乙酯混合搅拌，于40°C下杂化反应5h，最后干燥得到磷硅 杂化阻燃剂。含磷硅杂化物的复合阻燃剂的制备方法取IOOg磷硅杂化阻燃剂、IOg氢氧化铝、 IOg硼酸锌与16g600目硅微粉、24g碳酸钙、30g云母粉、30g滑石粉复合，制得含磷硅杂化 物的复合阻燃剂。取环氧值为0. 54mol/g的双酚A环氧树脂(E54) 100g、上述含磷硅杂化物的复合 阻燃剂25g、二氨基二苯甲烷27g，搅拌均勻后在真空烘箱中80°C抽真空30min，然后注入模 具，在真空状态下，按照90°C /3h+150°C /2h+200°C /2h固化工艺进行固化。所得环氧树脂 复合固化物Tg为172°C，极限氧指数(LOI) 26. 6，拉伸强度42. 34MPa。实施例2磷硅杂化阻燃剂的制备方法将IOOg环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、34. 2g丙 酮和13. 4g磷酸加入到烧杯中，10°C下搅拌60min，反应完毕后将混合物减压蒸馏除去丙 酮，制得含磷烷氧基硅氧烷；然后取IOOg含磷烷氧基硅氧烷与150g硅溶胶、25g甲基三乙 氧基硅烷、25g 二甲基二乙氧基硅烷混合搅拌，于30°C下杂化反应8h，最后干燥得到磷硅杂 化阻燃剂。含磷硅杂化物的复合阻燃剂的制备方法取IOOg磷硅杂化阻燃剂与2g氢氧化镁、 Ig三氧化二锑、2g硼酸锌与5g滑石粉组成的无机阻燃剂复合，制得含磷硅杂化物的复合阻 燃剂。取环氧值为0. 48mol/g的酚醛环氧100g，上述含磷硅杂化物的复合阻燃剂30g，线 性酚醛树脂63g，三苯基磷2. Og搅拌均勻后在真空烘箱中60°C抽真空至不产生气泡，然后 注入模具，在保持真空状态下，按照90°C /lh+150°C /2h+200°C /3h固化工艺进行固化。所 得环氧树脂复合固化物Tg为180°C，极限氧指数(LOI) 26. 2，拉伸强度46. 59MPa。实施例3磷硅杂化阻燃剂的制备方法将IOOg环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、IOOg丙 酮、48g磷酸二甲酯加入到烧杯中，30°C下搅拌20min，反应完毕后将混合物减压蒸馏除去 丙酮，制得含磷烷氧基硅氧烷；然后取IOOg含磷烷氧基硅氧烷与500g硅溶胶混合搅拌，于 10°C下杂化反应8h。然后干燥得到磷硅杂化阻燃剂。含磷硅杂化物的复合阻燃剂的制备方法取IOOg磷硅杂化阻燃剂、30g氢氧化镁、 30g硼酸锌与30g300目硅微粉、IOg煅烧高岭土复合，制得含磷硅杂化物的复合阻燃剂。取PVC树脂100g、上述磷含磷硅杂化物的复合阻燃剂10g，邻苯二甲酸二辛酯 (DOP) 40g，有机锡稳定剂3g，乙烯基三乙氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含磷硅杂化物的复合阻燃剂，其特征在于：包括１００重量份的磷硅杂化阻燃剂、５～１００重量份的无机阻燃剂和０～１００重量份的无机填料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟区，魏振杰，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]