【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新材料，特别是涉及一种二异氰酸酯单体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、异氰酸酯是是一种重要的有机化工中间体，分子结构中包含异氰酸根基团(-n＝c＝o)。二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)由于存在两个苯环，分子结构上具备一定的刚性，制得的材料力学性能更好，因此近年来，由于mdi的优势使得mdi迅速发展，成为目前用途最广、用量最大的芳香族异氰酸酯。
2、由于mdi分子链中两端存在异氰酸酯基团，并且该异氰酸根的亲核反应与聚合反应活性比较高，与低分子量液态环氧树脂可以发生开环和扩链反应，环氧树脂中含有可以与异氰酸酯基反应的基团，能使高聚物网络中产生一定的化学连接，有助于提升固化后的力学性能与耐热性能。
3、随着许多高新技术的发展，现市场环境对环氧树脂的性能提出了更严格的要求，普通的环氧树脂存在耐热性差、韧性差、力学性能不足、易燃等缺点，因此为了充分发挥环氧树脂的优良性能和针对本身的缺点，需要对环氧树脂进行有效地改性来提高其耐热性、力学性能、阻燃性能。
4、然而，目前的mdi改性环氧树脂化合物中，如果不在基体中加入高溴含量树脂，将无法满足下游客户的阻燃需求(需满足ul94 v-0级)，但使用诸如高溴含量树脂这种卤素阻燃剂，会使mdi改性环氧树脂化合物在使用过程中会产生致癌的溴化二噁英和呋喃。因此，寻求一种mdi改性环氧树脂采用无卤阻燃达到ul94 v-0级的方法已成为目前迫切的需求。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提供一种二异氰
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种二异氰酸酯单体，包括磷苯结构，两边端基包括-nco基团。
3、上述二异氰酸酯单体的分子链中引入了磷元素，不仅赋予单体阻燃性能，还增加树脂刚性与力学性能。同时，这种含磷树脂在燃烧时通常可以改变聚合物热解让是和降低可燃气体的量，从而在固相态中起到脱水和炭化的作用。在热分解时，分子中的磷化物转变为磷酸，与水发生反应而凝聚生成磷酸盐和多磷酸盐结构，它们可以催化聚合物端链和反应性基团的脱水反应而促进炭的形成，在脱水释放气态水的同时也稀释了气相中易燃挥发物和氧气的浓度，进一步加强了阻燃效果。
4、而利用这种二异氰酸酯单体能够进一步与低分子量液态线性环氧树脂进行化学反应，制备得到的环氧树脂通过引入磷元素增强了阻燃效果，同时还引入了刚性环、氮元素，使环氧树脂还增强了刚性、力学性能、耐热性能等效果。采用二异氰酸酯单体不仅能够明显改善环氧树脂的性能，且方法简单易实施，是制备高性能环氧树脂非常有效的方法。
5、在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯单体的结构式如式ⅰ所示：
6、
7、上述二异氰酸酯单体的阻燃效果测试为v-0等级，具有良好的阻燃性能。
8、在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯单体由苯膦酸、二异氰酸酯通过一锅法制备得到。
9、由于二异氰酸酯分子链的两端存在异氰酸酯基团，该异氰酸根的亲核反应与聚合反应活性比较高，而苯膦酸作为一种重要的化工中间体，由于其独特的化学结构，分子两端各有1个-oh羟基，因此，苯膦酸、二异氰酸酯反应时，异氰酸根可以与苯膦酸两端的-oh发生亲核反应进行化学改性，将磷苯结构引入二异氰酸酯中，使制备得到的二异氰酸酯单体具有磷元素，赋予单体阻燃性能的同时，增加树脂刚性与力学性能。并且，以苯膦酸、二异氰酸酯作为反应物，通过一锅法进行制备，实施方法简单、便捷。
10、本专利技术还提供了所述二异氰酸酯单体的制备方法，包括以下步骤：将反应物混合，加入催化剂、溶剂，反应，除去溶剂，得到二异氰酸酯单体；所述反应物包括苯膦酸和二异氰酸酯。
11、上述制备方法仅需要苯膦酸、二异氰酸酯2种单体，通过一锅法即可得到上述含有磷元素无卤素的二异氰酸酯单体。
12、在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯；所述苯膦酸与所述二异氰酸酯的摩尔比为(1-4)：(1-4)。
13、采用上述摩尔比的苯膦酸与二异氰酸酯反应，能保证二异氰酸酯是以单体的结构生成产物，若摩尔比过低，苯膦酸过量，会导致二异氰酸酯与苯膦酸发生聚合反应，生成不溶于丙酮等溶剂的高分子树脂；若摩尔比过高，二异氰酸酯过量会使反应过程中出现较多副产物，从而导致该二异氰酸酯单体的阻燃性能下降。
14、在其中一个实施例中，所述苯膦酸与所述二异氰酸酯的摩尔比为1：2。
15、在其中一个实施例中，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡，所述溶剂包括丙酮、乙醇、甲醇、丁酮、乙腈、乙醚中的至少1种。
16、在其中一个实施例中，所述催化剂的用量为所述反应物的重量的0.01％-0.1％。
17、在其中一个实施例中，所述反应的温度为40-70℃，所述反应的时间为3-6小时。
18、若反应的温度和时间高于上述范围，会使反应原料中的二异氰酸酯发生自聚，产物杂质增加；若反应的温度和时间低于上述范围，则无法获得目标产物。
19、在其中一个实施例中，所述溶剂通过旋蒸法去除。
20、在其中一个实施例中，所述旋蒸法通过旋蒸仪实现。
21、在其中一个实施例中，所述制备方法还包括将除去溶剂后得到的粗产物进行洗涤、抽滤、真空干燥。
22、通过上述方法除去反应中的杂质，保证产物的纯度。
23、在其中一个实施例中，所述溶剂通过析出固体法去除，所述析出固体法通过加入正己烷实现。
24、在其中一个实施例中，所述洗涤步骤的清洗剂包括：甲醇、乙醇中的至少1种。
25、在其中一个实施例中，所述抽滤步骤所用的溶剂包括：甲苯、丁酮、n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺中的至少1种。
26、本专利技术还提供了所述二异氰酸酯单体在制备高分子材料中的应用。
27、上述高分子材料的阻燃性能、耐热性能得到提高。
28、本专利技术还提供了一种环氧树脂，采用低分子量环氧树脂和所述二异氰酸酯单体制备得到。
29、采用上述二异氰酸酯单体制备得到的环氧树脂，具有独特的五元恶唑烷酮、多重苯环共轭结构，能够在燃烧时无熔融液滴滴落，不产生烟雾，离火自熄，阻燃效果测试为v-0等级；且该环氧树脂能够显著提高高频电路板的耐热性能、力学性能，测试结果显示玻璃化转变温度为200℃，力学强度为200mpa。
30、在其中一个实施例中，采用低分子量环氧树脂和所述二异氰酸酯单体制备得到。
31、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
32、本专利技术的一种二异氰酸酯单体，该二异氰酸酯单体含有磷苯结构，分子结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二异氰酸酯单体，其特征在于，包括磷苯结构，两边端基包括-NCO基团。
2.根据权利要求1所述的二异氰酸酯单体，其特征在于，所述二异氰酸酯单体的结构式如式Ⅰ所示：
3.根据权利要求1-2中任一项所述的二异氰酸酯单体，其特征在于，所述二异氰酸酯单体由苯膦酸、二异氰酸酯通过一锅法制备得到。
4.权利要求1-3中任一项所述的二异氰酸酯单体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将反应物混合，加入催化剂、溶剂，反应，除去溶剂，得到二异氰酸酯单体；所述反应物包括苯膦酸和二异氰酸酯。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯；所述苯膦酸与所述二异氰酸酯的摩尔比为(1-4)：(1-4)。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡，所述溶剂包括丙酮、乙醇、甲醇、丁酮、乙腈、乙醚中的至少1种。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂的用量为所述反应物的重量的0.01％-0.1％。
8.根据权利要求4所述的制备方法，
9.权利要求1-3中任一项所述的二异氰酸酯单体在制备高分子材料中的应用。
10.一种环氧树脂，其特征在于，采用低分子量环氧树脂和权利要求1-3中任一项所述二异氰酸酯单体制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种二异氰酸酯单体，其特征在于，包括磷苯结构，两边端基包括-nco基团。
2.根据权利要求1所述的二异氰酸酯单体，其特征在于，所述二异氰酸酯单体的结构式如式ⅰ所示：
3.根据权利要求1-2中任一项所述的二异氰酸酯单体，其特征在于，所述二异氰酸酯单体由苯膦酸、二异氰酸酯通过一锅法制备得到。
4.权利要求1-3中任一项所述的二异氰酸酯单体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将反应物混合，加入催化剂、溶剂，反应，除去溶剂，得到二异氰酸酯单体；所述反应物包括苯膦酸和二异氰酸酯。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯；所述苯膦酸与所述二...
【专利技术属性】
技术研发人员：江胜宗，林仁宗，袁青青，
申请(专利权)人：珠海宏昌电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。