一種適用於真空導流的阻燃環氧樹脂及其製備方法
2024-03-05 02:09:15 2
一種適用於真空導流的阻燃環氧樹脂及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種適用於真空導流的阻燃環氧樹脂及其製備方法。適用於真空導流的阻燃環氧樹脂由A劑和B劑按質量比100:20製備而成，其中，A劑由以下按質量份計的組分組成：雙酚A樹脂100份，含溴環氧阻燃劑25-40份，有機磷阻燃劑6-12份，非反應型稀釋劑6-12份，消泡劑0.3-0.6份，偶聯劑1-3份；B劑由以下按質量份計的組分組成：脂環胺固化劑95-105份，促進劑20-30份。本發明的阻燃環氧樹脂克服了現有阻燃環氧樹脂的缺陷，具有粘度較低、阻燃性好、力學性能優良的優點，適用於真空導流工藝，能應用於製造航空、航天、軍工等高端【技術領域】的阻燃複合材料。
【專利說明】一種適用於真空導流的阻燃環氧樹脂及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及阻燃複合材料領域，尤其涉及一種適用於真空導流的阻燃環氧樹脂及其製備方法。
【背景技術】
[0002]真空導流是一種用於生產纖維增強塑料(FRP)製件的層合工藝。將乾性材料(氈，織物，縫合氈和泡沫芯)疊在一個陽模或陰模表面，使用薄的塑料真空袋或半剛性的對模沿著部件的周圍密封。採用真空泵抽真空，施加大氣壓力，壓實幹性材料，並產生一個「真空間隙」。然後，通過放置樹脂注膠管道將樹脂注入間隙。真空間隙和外部大氣壓力之間的壓力差將樹脂壓入，注入多孔材料，直到完全浸潤。始終保持真空直到該部件固化，確保密實。真空導流工藝具有許多優點:一、能提高部件生產的重複性，減少次品的數量；二、夾層結構纖維含量會提高，因而力學性能也會提高；三、夾層結構中不會產生幹斑和氣孔，而且芯材和面板之間的粘接也會增強；四、製作大型夾層結構部件的勞動力成本也可以減少。真空導流工藝過程中，樹脂的粘度與樹脂的流速成反比，樹脂粘度越高，部件浸潤的時間則越長。因此，採用真空導流工藝製作複合材料部件，需要粘度比較低的樹脂。
[0003]目前大部分阻燃環氧樹脂都是應用於電子封灌膠領域，這些複合材料中添加有大量的無機阻燃劑，為了達到較好的阻燃效果甚至添加量要大於50%。由於無機阻燃劑無法進入密集的纖維織物中，所以也無法使用真空導流工藝。此外，無機阻燃劑在環氧樹脂中無法溶解，也無法在環氧樹脂固化後成為交聯的一部分，所以這類阻燃樹脂複合材料的力學性能、耐溫性能 都比較差。
[0004]有機阻燃劑有滷系阻燃劑、氮系阻燃劑和有機磷阻燃劑等等。滷系阻燃劑是目前世界產量最大的阻燃劑之一，具有添加量少，阻燃效果顯著的特點，在阻燃領域中佔有重要的地位。溴系阻燃劑在滷系阻燃劑中佔比例最大，也是阻燃效率最高的有機阻燃劑之一。目前生產的溴系阻燃劑大約有70多種，其中最主要的有，十溴二苯醚(DBDPO)，四溴雙酚A(TBBPA)和六溴環十二烷(HB⑶)其中前二者的產量約佔溴系阻燃劑的50%左右。溴系阻燃劑阻燃效率高，適用面寬，耐熱性好，水解穩定性優異，能夠滿足各種高聚物的加工工藝及阻燃產品的要求，而且原料充足價格適中。它們的分解溫度在200-300度左右，與高聚物的分解溫度相匹配，因此溴系阻燃劑能在最佳的時刻，於氣相和凝聚相同時起到阻止燃燒的作用。
[0005]有機磷阻燃劑是與滷系阻燃劑並重的一類阻燃劑，它品種多，用途廣泛。雖然有機磷化合物都會有一定的毒性，但它們的致畸性卻不高，其分解產物及其阻燃的高聚物的熱裂解和燃燒產物中腐蝕性、有毒物也很少。同時很多品種還具有增塑、熱穩定等作用，對提高高分子材料的綜合性能有十分重要的作用。
[0006]隨著複合材料技術的發展，航空、航天、軍工等高端【技術領域】對阻燃複合材料的需求越來越大。目前市場上的阻燃樹脂品類繁多，但都存在或因粘度高而無法適用真空導流工藝、或無法達到高端【技術領域】材料的力學性能要求、或材料阻燃性不能達到要求等問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種適用於真空導流的阻燃環氧樹脂及其製備方法，該阻燃環氧樹脂粘度較低、阻燃性好、力學性能優良，能應用於製造航空、航天、軍工等高端【技術領域】的阻燃複合材料。
[0008]為了確保能使用真空導流成型工藝，樹脂和固化劑的混合粘度必須要較低。雙酚A環氧樹脂的粘度本身就很高，因此需要需要選擇粘度較低且阻燃效果好的阻燃劑，但目前為止未發現單一的某種阻燃劑能同時兼具這兩方面的優點。含溴環氧阻燃劑常溫下為固體，其含溴量很高，少量添加就能達到很好的阻燃效果。有機磷阻燃劑，可以使樹脂粘度降低，並且能夠在阻燃後起到抑煙作用，降低煙密度。含溴環氧阻燃劑和有機磷阻燃劑按特定的配比和其他助劑添加到雙酚A環氧樹脂中製成阻燃環氧樹脂，不僅粘度較低可適用真空導流工藝，而且其阻燃性好、力學性能優良，能達到製造航空、航天、軍工等高端【技術領域】的阻燃複合材料的要求。
[0009]本發明的技術方案之一是提供一種適用於真空導流的阻燃環氧樹脂，由A劑和B劑按質量比100:20混合攪拌製備而成，其中，A劑由以下按質量份計的組分組成:
【權利要求】
1.一種適用於真空導流的阻燃環氧樹脂，其特徵在於由A劑和B劑按質量比100:20混合攪拌製備而成，其中， A劑由以下按質量份計的組分組成: 雙酚A樹脂100份 含溴環氧阻燃劑 25-40份 有機磷阻燃劑6-12份 非反應型稀釋劑 6-12份 消泡劑0.3-0.6份 偶聯劑1-3份 B劑由以下按質量份計的組分組成: 脂環胺固化劑95-105份 促進劑20-30份。
2. 根據權利要求1所述的適用於真空導流的阻燃環氧樹脂，其特徵在於:所述含溴環氧阻燃劑的含溴量為40%-60%。
3.根據權利要求1所述的適用於真空導流的阻燃環氧樹脂，其特徵在於:所述含溴環氧阻燃劑為2，3-二溴丙醇、四溴二甲苯、四溴雙酚S、四溴雙酚A、五溴二苯醚、五溴苯酚、表溴醇、八溴二苯醚中的一種。
4.根據權利要求1所述的適用於真空導流的阻燃環氧樹脂，其特徵在於:所述有機磷阻燃劑為磷酸三甲酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三(2，3- 二氯丙基)酯、磷酸雙(2，3 二溴丙酯)二氯丙酯中的一種。
5.根據權利要求1所述的適用於真空導流的阻燃環氧樹脂，其特徵在於:所述非反應稀釋劑為鄰苯二甲酸二丁酯、二辛酯的一種；所述消泡劑為磷酸三丁酯、異辛醇中的一種。
6.根據權利要求1所述的適用於真空導流的阻燃環氧樹脂，其特徵在於:所述偶聯劑為乙烯基二(甲氧乙氧基)矽烷、乙烯基二氣矽烷、N-β -(氛乙基-氛丙基甲基二甲氧基矽烷、Y-氨丙基三乙氧基矽烷中的一種。
7.根據權利要求1所述的適用於真空導流的阻燃環氧樹脂，其特徵在於:所述脂環族固化劑為孟烷二胺、異佛爾酮二胺、N-氨乙基哌嗪、3，9-雙(3-氨丙基)-2，4，8，10-四氧雜螺十一烷加合物、雙(四氨基-3-甲基環己基)甲烷的一種。
8.根據權利要求1所述的適用於真空導流的阻燃環氧樹脂，其特徵在於:所述促進劑為二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、三-(二甲胺基甲基)苯酚中的一種。
9.一種權利要求1所述的適用於真空導流的阻燃環氧樹脂的製備方法，其特徵在於，A劑的生產包含以下步驟: 1)將雙酚A樹脂100份加熱至115-125。。； 2)加入含溴環氧阻燃劑25-40份開始攪拌，攪拌50-70分鐘後，放置冷卻至55_65°C； 3)加入有機磷阻燃劑6-12份速度保持不變攪拌20-40分鐘，攪拌速度為30-90r/min，攪拌溫度為55-65°C ； 4)停止加熱，加入消泡劑0.3-0.6份和偶聯劑1-3份，攪拌20-40分鐘； 5)保持攪拌，將樹脂冷卻至40°C以下； 6)加入非反應型稀釋劑6-12份攪拌20-40分鐘後開始真空脫泡並且邊攪拌邊脫泡20-40分鐘； 7)停止攪拌，進行放料包裝； B劑的生產包含以下步驟: O將脂環胺固化劑95-105份、促進劑20-30份混合，攪拌50-70分鐘，攪拌速度20_50r/min ； 2)停止攪拌，進行放料包裝。
10.根據權利要求9所述的適用於真空導流的阻燃環氧樹脂的製備方法，其特徵在於，A劑的生產包含以下步驟: 1)將雙酚A樹脂100份加熱至120。。； 2)加入含溴環氧阻燃劑25-40份開始攪拌，攪拌60分鐘後，放置冷卻至60°C； 3)加入有機磷阻燃劑6-12份速度保持不變攪拌30分鐘，攪拌速度為30-90r/min，攪拌溫度為60°C ； 4)停止加熱，加入消泡劑0.3-0.6份和偶聯劑1-3份，攪拌30分鐘； 5)保持攪拌，將樹脂冷卻至40°C以下； 6)加入非反應型稀釋劑6-12份攪拌30分鐘後開始真空脫泡並且邊攪拌邊脫泡30分鐘； 7)停止攪拌，進行放料包裝； B劑的生產包含以下步驟: 1)將脂環胺固化劑95-105份、促進劑20-30份混合，攪拌60分鐘，攪拌速度20_50r/min ； 2)停止攪拌，進行放料包裝。
【文檔編號】C08K5/523GK103627142SQ201310618851
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】鄧輝堯, 金威 申請人:惠柏新材料科技（上海）有限公司