本發(fā)明涉及化學合成領域，具體涉及一種環(huán)氧樹脂阻燃劑及其制備方法和應用。

背景技術：

1、高分子材料相較于常規(guī)的金屬材料和無機非金屬材料而言具有良好的可塑性以及易加工性，同時絕大部分高分子材料兼具了優(yōu)異的機械性能和理化性質(zhì)。環(huán)氧樹脂作為一種熱固性高分子材料，其優(yōu)異的化學穩(wěn)定性以及理化性質(zhì)備受國內(nèi)外學者的喜愛。然而，環(huán)氧樹脂的loi僅有19.8，屬于易燃材料，在實際應用中常常會因火災隱患而遭受種種限制。因此，對環(huán)氧樹脂進行功能化阻燃改性是近年來研究的熱點。

2、對于環(huán)氧樹脂而言，如何在滿足了阻燃性之后保持其良好的機械性能取決于其結構能否與環(huán)氧樹脂基材兼容。通常來說，添加型環(huán)氧樹脂阻燃劑在添加后常常因為分散不均勻以及溶解性差而導致固化后的環(huán)氧樹脂基體材料中仍有部分阻燃劑團聚在一起，形成應力點對環(huán)氧樹脂的機械性能造成破壞，而離子液體阻燃劑作為一種液體添加劑可以很好的解決這個問題。

3、含磷阻燃劑近幾年來被認為是最具有發(fā)展前途的阻燃劑之一，其在凝聚相與氣相方面優(yōu)異的阻燃性能得到了國內(nèi)外學者的廣泛好評?；诓煌h(huán)氧樹脂的環(huán)氧結構，選擇磷酸酯作為阻燃劑不僅賦予其了良好的阻燃性能，同時酯類良好的相容性也保證了阻燃劑對環(huán)氧樹脂機械性能沒有太大的影響。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服環(huán)氧樹脂現(xiàn)有的安全隱患，提供一種環(huán)氧樹脂阻燃劑及其制備方法和應用。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種環(huán)氧樹脂阻燃劑制備方法，包括如下步驟：

4、（1）季銨鹽中間體的合成：將芐溴溶于乙醇中，通過恒壓滴液漏斗向其中緩慢加入n,n-二甲基醇胺類化合物，所得混合物在乙醇回流溫度下反應24h，得到淡黃色液體；旋蒸除去乙醇后，加入石油醚重結晶并烘干，得到白色固體,即為季銨鹽中間體；

5、（2）阻燃劑的合成：將季銨鹽中間體置于三頸燒瓶中，加入乙腈溶解，隨后加入無水硫酸鈉；將苯膦酰二氯溶于另一份乙腈中通過恒壓滴液漏斗緩慢滴入混合溶液中，在40℃，氮氣氣氛下反應8h，得到淡黃色液體；在淡黃色液體中加入石油醚和乙酸乙酯改變?nèi)芤簶O性，降溫析出白色結晶并過濾，得到黃色液體產(chǎn)物，旋干溶劑得到淡黃色液體產(chǎn)物，即為環(huán)氧樹脂阻燃劑。

6、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述芐溴與n,n-二甲基醇胺類化合物的摩爾比為1：1.1，芐溴與乙醇的比例為9ml:10ml。

7、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述苯膦酰二氯與季銨鹽中間體的摩爾比為1：2.1。

8、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述苯膦酰二氯與乙腈的比例為1.5ml:20ml。

9、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述季銨鹽中間體與乙腈、無水硫酸鈉的比例為9g:20ml：2g。

10、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述石油醚與乙酸乙酯的體積比為5:4。

11、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述的n,n-二甲基醇胺類化合物為n,n-二甲基乙醇胺、n,n-二甲基甲醇胺中的一種。

12、第二方面，本發(fā)明提供上述環(huán)氧樹脂阻燃劑的制備方法制備的環(huán)氧樹脂阻燃劑，當n,n-二甲基醇胺類化合物采用n,n-二甲基乙醇胺時，其化學結構式如式ⅰ所示，當n,n-二甲基醇胺類化合物采用n,n-二甲基甲醇胺時，其化學結構式如式ⅱ所示；

13、

14、第三方面，本發(fā)明提供了根據(jù)上述環(huán)氧樹脂阻燃劑的制備方法制備的環(huán)氧樹脂阻燃劑在環(huán)氧樹脂阻燃改性方面的應用。

15、第四方面，本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂阻燃復合材料，包括上述環(huán)氧樹脂阻燃劑的制備方法制備的環(huán)氧樹脂阻燃劑。

16、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述的環(huán)氧樹脂阻燃劑在環(huán)氧樹脂阻燃復合材料中的添加量為20wt%。

17、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益技術效果：

18、（1）本發(fā)明提供的環(huán)氧樹脂阻燃劑是在以n,n二甲基乙醇胺、芐溴、苯膦酰二氯為原料兩步合成的，主要用于環(huán)氧樹脂阻燃改性，通過在磷酸酯上引入季銨鹽結構，彌補了磷酸酯在氣相中的窒息效果，在燃燒時有機磷氮自由基可充分起到捕捉自由基的效果，同時磷組分以環(huán)氧樹脂為炭源有效成炭，并且br-的氧化穩(wěn)定性進一步提高了環(huán)氧樹脂的安全保障。

19、（2）本發(fā)明的環(huán)氧樹脂阻燃劑與環(huán)氧樹脂相容性良好，在較高添加量下依然保持了環(huán)氧樹脂良好的理化性質(zhì)，且阻燃效率高，適用于多種不同的環(huán)氧樹脂配方。

20、（3）本發(fā)明的環(huán)氧樹脂阻燃劑所用原料易得，合成制備簡單，在環(huán)氧樹脂阻燃及機械性能的增強等方面有著良好的應用前景。

技術特征：

1.一種環(huán)氧樹脂阻燃劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述芐溴與n,n-二甲基醇胺類化合物的摩爾比為1：1.1，芐溴與乙醇的比例為9ml:10ml。

3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述苯膦酰二氯與季銨鹽中間體的摩爾比為1：2.1。

4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述苯膦酰二氯與乙腈的比例為1.5ml:20ml。

5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述季銨鹽中間體與乙腈、無水硫酸鈉的比例為9g:20ml：2g。

6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述石油醚與乙酸乙酯的體積比為5:4。

7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述的n,n-二甲基醇胺類化合物為n,n-二甲基乙醇胺、n,n-二甲基甲醇胺中的一種。

8.一種如權利要求7所述的環(huán)氧樹脂阻燃劑的制備方法制備的環(huán)氧樹脂阻燃劑，當n,n-二甲基醇胺類化合物采用n,n-二甲基乙醇胺時，其化學結構式如式ⅰ所示，當n,n-二甲基醇胺類化合物采用n,n-二甲基甲醇胺時，其化學結構式如式ⅱ所示；

9.如權利要求1-7任一項所述的制備方法制備的環(huán)氧樹脂阻燃劑在環(huán)氧樹脂阻燃改性方面的應用。

10.一種環(huán)氧樹脂阻燃復合材料，其特征在于：包括權利要求1-7任一項所述的制備方法制備的環(huán)氧樹脂阻燃劑，所述的環(huán)氧樹脂阻燃劑在環(huán)氧樹脂阻燃復合材料中的添加量為20wt%。

技術總結
本發(fā)明公開一種環(huán)氧樹脂阻燃劑及其制備方法和應用，涉及涉及化學合成領域。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂阻燃劑的化學結構式如式Ⅰ、式Ⅱ所示：本發(fā)明的環(huán)氧樹脂阻燃劑的制備步驟包括季銨鹽中間體的合成、阻燃劑的合成。本發(fā)明以N,N二甲基乙醇胺、芐溴、苯膦酰二氯為原料兩步合成磷酸酯雙子季銨鹽型環(huán)氧樹脂阻燃劑，通過在磷酸酯上引入季銨鹽結構，彌補了磷酸酯在氣相中的窒息效果，在燃燒時有機磷氮自由基可充分起到捕捉自由基的效果，同時磷組分以環(huán)氧樹脂為炭源有效成炭，并且Br<supgt;?</supgt;的氧化穩(wěn)定性進一步提高了環(huán)氧樹脂的安全保障。

技術研發(fā)人員：王剛,楊旭,朱毅博,徐鐸,侯俠,劉珂,劉愛云
受保護的技術使用者：蘭州石化職業(yè)技術大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15