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新型无卤阻燃环氧树脂的合成及性能研究
来源:阂玉勤,方琳,张兴宏,戚国荣 发布时间:2011年02月11日
环氧树脂作为一种综合性能优良的热固性树脂,广泛应用于电子电工行业,尤其在环氧树脂基覆铜板(CCL)上的应用.但一般环氧树脂不阻燃,如普通型环氧树脂的氧指数仅为19.8左右,不能满足CCL产业的阻燃要求.因此,如何提高环氧树脂的阻燃性能,是环氧树脂改性研究的重要课题E21.目前应用于FR-4覆铜板的是澳化环氧/双氛胺/2一甲基咪哇体系,由于受严格的环保限制,不得不逐渐退出市场.这就促使人们积极寻求无卤、低烟、低毒对环境友好的新型高效阻燃环氧树脂体系.近年来 ,利用N,P等阻燃元素赋予环氧树脂阻燃性能的研究备受关注.引人磷结构被认为是提高环氧树脂阻燃性能的有效途径之一磷改性的环氧树脂不仅具有优良的阻燃性能,且在燃烧过程中产生的有毒气体和烟雾要比含卤素化合物低得多.这在日益重视环保的今天尤为重要.而氮系阻燃剂中,三嚓环结构可有效地赋予材料阻燃性能,但大部分氮系阻燃剂是添加型的,从而造成环氧树脂固化物综合性能下降.将三嚓结构通过化学键的形式引人到环氧体系中,不仅能够起到很好的阻燃效果,而且还能提高材料的热学、力学等性能.文献报道利用三聚佩胺、甲醛、苯酚等合成三聚橄胺改性酚醛,由于产物游离酚等杂质含量高、产物组份复杂等原因,造成环氧树脂胶液凝胶时间缩短而不能满足CCL生产工艺的要求.研究还发现,在环氧树脂固化体系中如果同时存在磷、氮两种元素,由于它们的协同效应,可使得阻燃性能大大提高.本文在前述研究基础上,用三聚氛胺、甲醛、苯酚等合成了2,4,6一三(经基苯基亚甲基胺)一均三嗓(MFP),以及两种不同结构的含磷环氧树脂FD,ED,并制备了新型无卤阻燃环氧树脂固化物,研究了它们的热性能和阻燃性能,国内该研究还鲜见报导.1 实验部分1.1 试剂三 聚氰 胺 ,工业级;甲醛(37%水溶液),工业级;苯酚,工业级;三乙胺,工业级;磷酸,工业级;对甲基苯磺酸(PTSA),工业级;novolac
型环氧树脂F51,环氧值0.54 m ol/100g ;普通环氧树脂E51,环氧值0.55 m ol/100g ;9 ,10 一二氢一氧杂一10-磷杂菲一10-氧化物(DOPO),工业级;对苯酿,工业级;双酚A,工业级;四氢吠喃,工业级;丙酮,工业级;N,N一二甲基甲酞胺(DMF),工业级.1.2 合成1.2. 1 2,4,6一三(在基苯基亚甲基胺)一均三嗓(M F P) 的 合 成将 甲醛 ( 24.5g,37%水溶液)和三聚氛胺(12.6g)置于250 mL四口烧瓶中,用三乙胺调pH至9,在75℃下反应30 min,随后用磷酸中和.加人苯酚(94g ),以及对甲基苯磺酸(0.02 5g ),升温至95 0 C反应24 h.反应完毕后先用10%的NaOH水溶液中和,再将反应混合物倾倒人大量甲醇中静置沉析,抽滤并用甲醇洗涤3次后真空干燥.得灰白色粉末状产物32.5 g ,产率73.2 写.熔点:153.3-155.50 C(DSC法).元素分析(实验值/理论计算值%):C ,64.76/64.88;H,5. 51/5.48;N,18.98/18.89.1.2.2 含磷环氧树脂FD的合成分别 称 取 40g D OPO和100g F51,加人带温控和搅拌装置的四颈瓶中,缓慢加热搅拌,当DOPO完全溶解于环氧树脂后,于160℃下反应2. 5 h,通过滴定法测定环氧值监测反应程度.1.2.3 含磷环氧树脂ED的合成合成 参照文献[5].
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