中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系及制备方法与应用与流程

1.本发明属于改性环氧树脂体系技术领域，具体涉及一类中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系及制备方法与应用。


背景技术：

2.环氧树脂具有优异的综合性能，广泛应用于电子工业、汽车、轨道交通、船舶、航空航天等领域。但环氧树脂属于易燃材料，这限制了其应用范围。另外，与目前普遍采用的双组分环氧树脂体系相比，由潜伏性固化剂与环氧树脂配制而成的单组分环氧树脂体系具有生产操作工艺简便，环境污染小，产品质量稳定，适应大规模工业化生产等优点。但大多数单组分环氧树脂体系具有固化温度高、固化速度慢，阻燃性能差的缺点。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一类中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系，其具有中温快速固化、阻燃性能优异的特点，本发明还提供了该环氧树脂体系的制备方法与应用。
4.本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
5.中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系，是以环氧树脂、环三磷腈改性咪唑类化合物和含p-h键的化合物为原料，通过共混制得。
6.优选地，所述环氧树脂、环三磷腈改性咪唑类化合物以及含p-h键的化合物三者质量比为100：5-20：5-20。
7.上述中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系的制备方法，包括以下步骤：
8.首先将环氧树脂加热至60-120℃，加入含p-h键的化合物，搅拌混合均匀；然后调温至60-80℃，加入环三磷腈改性咪唑类化合物，搅拌3-6分钟，最后降至室温，即得中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系。
9.按上述方案，所述制备方法中，环氧树脂主要选自缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂或缩水甘油胺类环氧树脂等中的一种或其组合，更优选双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二氨基二苯甲烷四缩水甘油醚(tgddm)等中的一种及其组合。
10.按上述方案，所述制备方法中，环三磷腈改性咪唑类化合物具有如下分子结构：
[0011][0012]
其中，r1选自包括但并不限于氢、苯基或烷基中的一种，r2选自包括但并不限于氢、烷基或苯基中的一种。
[0013]
按上述方案，所述制备方法中，含p-h键的化合物选自二苯基磷氧或9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)中的一种及其组合。
[0014]
按上述方案，所述制备方法中，环氧树脂、环三磷腈改性咪唑类化合物以及含p-h键的化合物三者质量比为100：(5-20)：(5-20)。
[0015]
本发明还提供了中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系的应用，应用领域包括粘结剂、涂料、电子封装材料、复合材料等。
[0016]
与现有技术相比，本发明提供的新型环氧树脂体系同时具有长效潜伏、中温快速固化、本征阻燃和高玻璃化转变温度的特点。
具体实施方式
[0017]
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
[0018]
本发明中，“室温”可以是20-30℃。如未有特殊说明，各实施例涉及到的操作可采用常规技术手段实现。
[0019]
实施例1
[0020]
首先将100g双酚a型环氧树脂e-51加热至60℃，加入10g二苯基磷氧，通过机械搅拌混合均匀；然后调温至70℃，加入10g环三磷腈改性2-甲基咪唑，通过行星式搅拌机搅拌5分钟，最后降至室温，即得中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系。(编号：a)。
[0021]
实施例2
[0022]
首先将100g双酚a型环氧树脂e-51加热至120℃，加入10g 9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)，通过机械搅拌混合均匀；然后调温至60℃，加入10g环三磷腈改性2-甲基咪唑，通过行星式搅拌机搅拌5分钟，最后降至室温，即得中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系。(编号：b)。
[0023]
实施例3
[0024]
首先将100g环氧树脂e-51加热至120℃，加入5g二苯基磷氧和5g 9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)，通过机械搅拌混合均匀；然后调温至70℃，加入10g环三磷腈改性2-甲基咪唑，通过行星式搅拌机搅拌5分钟，最后降至室温，即得中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系。(编号：c)。
[0025]
实施例4
[0026]
首先将100g环氧树脂e-51加热至120℃，加入10g 9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)，通过机械搅拌混合均匀；然后调温至80℃，加入12g环三磷腈改性苯并咪唑，通过行星式搅拌机搅拌5分钟，最后降至室温，即得中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系。(编号：d)。
[0027]
实施例5
[0028]
首先将100g环氧树脂e-51加热至60℃，加入10g二苯基磷氧，通过机械搅拌混合均匀；然后调温至65℃，加入12g环三磷腈改性苯并咪唑，通过行星式搅拌机搅拌5分钟，最后降至室温，即得中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系。(编号：e)。
[0029]
实施例6
[0030]
首先将100g环氧树脂e-51加热至120℃，加入5g二苯基磷氧和5g 9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)，通过机械搅拌混合均匀；然后调温至70℃，加入12g环三磷腈改性苯并咪唑，通过行星式搅拌机搅拌5分钟，最后降至室温，即得中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系。(编号：f)。
[0031]
应用例
[0032]
实施例1-6制得的中温快速固化阻燃单组分环氧树脂体系，样品的贮存期参照gb/t7123.2-2002测定，将上述配制好的环氧树脂固化体系放入恒温控制箱中，保持温度在25℃，测定固化体系仍能保持其操作性能的最大存放时间；固化速度采用恒温差示扫描量热法测定(恒温dsc)；环氧树脂固化物的极限氧指数(loi)参照astm d2863标准测定；环氧树脂固化物的垂直燃烧测试参照ul-94测试标准；环氧树脂固化物的玻璃化转变温度(tg)采用动态热机械分析仪测定(升温速率5℃/min)，均如表1所示。
[0033]
对比例：将2-乙基-4-甲基咪唑和双酚a型环氧树脂e-51按质量比7:100比例混合，样品的贮存期参照gb/t7123.2-2002测定，将上述配制好的环氧树脂固化体系放入恒温控制箱中，保持温度在25℃，测定固化体系仍能保持其操作性能的最大存放时间；环氧树脂固化物的极限氧指数(loi)参照astm d2863标准测定；环氧树脂固化物的垂直燃烧测试参照ul-94测试标准；环氧树脂固化物的玻璃化转变温度(tg)采用动态热机械分析仪测定(升温速率5℃/min)，均如表1所示。
[0034]
表1环氧树脂体系的各项性能参数
[0035]
[0036]
由表1可知，对比例的2-乙基-4-甲基咪唑与环氧树脂组成的固化体系的储存期小于1天；而本发明制备的环氧树脂体系的储存期均在30天以上；对比例的2-乙基-4-甲基咪唑固化环氧树脂得到的固化物为易燃材料，阻燃性能差，而由本发明制备的环氧树脂固化体系a-f得到的固化物阻燃性能优良，玻璃化转变温度高，且具有快速固化特性。
[0037]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。