CN106867366B - 高效阻燃性环氧树脂涂料 - Google Patents

高效阻燃性环氧树脂涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了涉及环氧树脂涂料技术领域，具体涉及一种高效阻燃性环氧树脂涂料，其由以下重量份数比的原料组成：环氧树脂30～40份，聚氨酯改性环氧树脂20～30份，固化剂10～15份，含氮磷的表面迁移性阻燃剂5～10份，填料15～20份，溶剂余量。本发明提供的高效阻燃性环氧树脂涂料的配方合理，在涂料体系中添加了含氮磷的表面迁移性阻燃剂，一方面阻燃剂具有较强的表面迁移性，能在基材表面形成一种高阻燃性膜，另一方面，当阻燃剂含量达到5‑10%时，固化物可以达到UL94，V‑0级，阻燃效果好，利于广泛推广。

Description

高效阻燃性环氧树脂涂料
技术领域
本发明涉及环氧树脂涂料技术领域，具体涉及一种高效阻燃性环氧树脂涂料。
背景技术
线路板是搭载电子元件的基板，它是在直接物料的基础上，结合部分间接物料，通过生产工具加工完成的。其中，直接物料是指在生产中直接使用在产品上或与产品直接接触的主要物料；间接物料是指在生产中间接使用在产品上或与产品间接接触的次要物料。线路板制作中最主要的直接物料有三种，即基材、半固化片和铜箔。基材(core/laminte)是由半固化片和铜箔压制而成。半固化片则是由树脂、玻璃布结合不同的增强材和填充剂制造而成。
在要求阻燃的电子设备上，还需要阻燃的电路板，这些电路板都是涂有阻燃树脂的层压板。环氧树脂材料因具有许多突出的特能，如较好的热稳定性、绝缘性、黏附性、抗腐蚀性以及良好的力学性能，广泛应用于电子、电器等领域，进而成为目前最重要的电子化学材料之。然而，其氧指数不高，只有20％左右，属于易然性物质，通常需对其阻燃性能进行改良提高。常用的阻燃方法之一是在环氧树脂中引进具有阻燃效应的氯、溴等卤族元素来提高环氧树脂固化物的阻燃性能。近年来，人们在提高环氧树脂材料的阻燃性方面进行了大量且深入的研究。
9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，简称DOPO，其结构中含有P-H键，对烯烃、环氧化合物和羰基化合物极具活性，可反应生成许多衍生物。DOPO及其衍生物由于分子结构中含有联苯环、菲环、O＝P－O键，所以比普通的有机磷酸酯具有更强的阻燃性能。由Saito于1972年首次报道其合成路线。DOPO及其衍生物可作为反应型和添加型阻燃剂，其合成的阻燃剂无卤、无烟、无毒，不迁移，阻燃性能持久。在提高材料的阻燃性能的同时，不影响材料的力学强度等机械性能。其可用于聚酰胺、线性聚酯、聚氨酯、环氧树脂等多种材料阻燃处理，国外已广泛用于电子设备用塑料、铜衬里压层、电路板等材料的阻燃。
虽然具有良好的阻燃性能，但是随着加入量的增加，会对材料本身的性能带来一些不利的影响。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种配方合理，阻燃性好的高效阻燃性环氧树脂涂料。在涂料体系中添加了含氮磷的表面迁移性阻燃剂，一方面阻燃剂具有较强的表面迁移性，能在基材表面形成一种高阻燃性膜，另一方面，当阻燃剂含量达到5～10％时，固化物可以达到UL94，V-0级。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
其由以下重量份数比的原料组成：
作为本发明的一种改进，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂或酚醛环氧树脂。
作为本发明的一种改进，所述聚氨酯改性环氧树脂为SL3403。
作为本发明的一种改进，所述固化剂为六次甲基四胺和双马来酰亚胺。
作为本发明的一种改进，所述含氮磷的表面迁移性阻燃剂结构式为：
其中含氮磷的表面迁移性阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷和五氟苯甲醛在溶剂中加热，反应结束后，得含有中间产物I的反应体系；
(2)将DOPO加入到步骤(1)得到的含有中间产物I的反应体系中加热，反应结束后，洗涤、干燥，得含氮磷的表面迁移性阻燃剂。
其反应过程为：
具体地，所述步骤(1)中2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷和五氟苯甲醛的摩尔比为1:2。所述步骤(1)中反应时间为8～10h。所述步骤(1)中加热温度为62～68℃，较佳的，加热温度优选为65℃。所述步骤(1)中溶剂为乙醇、DMF或DMSO。所述步骤(1)中溶剂的加入量为2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷和五氟苯甲醛质量和的6～12倍。
具体地，所述步骤(2)中的DOPO和步骤(1)中的五氟苯甲醛的摩尔比为1:1。所述步骤(2)中的反应温度为62～68℃，较佳的，加热温度优选为65℃。所述步骤(2)中的反应时间为4～6h。
作为本发明的一种改进，所述填料为碳酸钙或二氧化硅。
作为本发明的一种改进，所述溶剂为二甲苯或者乙酸乙酯。
本发明的有益效果为：本发明提供的高效阻燃性环氧树脂涂料的配方合理，引入了含氮磷的表面迁移性阻燃剂，可以使阻燃剂在固化物中具有一定的表面迁移性，使固化物中阻燃剂的含量由内到外逐渐增加，使固化物表面含阻燃剂量最高，使其添加量低，阻燃效果优异；而且在阻燃剂上引入了氟元素，但是由于C-F键太强而不能有效捕捉自由基，使阻燃剂具有优异的热稳定性；随着固化物中磷含量的增加，固化物的阻燃性增大；当阻燃剂含量达到5～10％(含磷量为0.25wt％-0.5wt％)时，固化物可以达到UL-94，V-0级，阻燃效果好。
下面结合实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明的核磁谱图。
具体实施方式
实施例1，本实施例中提供的一种高效阻燃性环氧树脂涂料，其由以下重量份数比的原料组成：邻甲酚醛环氧树脂30份，聚氨酯改性环氧树脂(SL3403)30份，六次甲基四胺10份，含氮磷的表面迁移性阻燃剂10份，碳酸钙15份，二甲苯5份。
其中，含氮磷的表面迁移性阻燃剂结构式为：
其中，含氮磷的表面迁移性阻燃剂的合成步骤为：
(1)将11.1g的2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷和13.1g的五氟苯甲醛在65℃的145g乙醇中加热8h，反应结束后，得含有中间产物I的反应体系；
(2)将14.4g的DOPO加入到步骤(1)得到的含有中间产物I的反应体系中在65℃条件下4h加热，反应结束后，洗涤、干燥，得含氮磷的表面迁移性阻燃剂，产率83.4％。
其红外测试结果如下：
FTIR(KBr)：N-H伸缩振动峰3410cm-1，C-N特征峰1288cm-1，P-O-C特征峰1032cm-1,P-O-Ph特征峰1231cm-1，P-Ph特征峰1595cm-1，P＝O特征峰1212cm-1。
核磁谱图如图1所示，核磁测试结果如下：
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.50(k，2H)，7.30-7.31(j，6H)，7.20(i，2H)，7.05(g，2H),6.91(f，4H)，6.88(e，2H)，6.79(d，2H)，6.35(c，4H)，4.00(b，2H),3.90(a，2H)。
实施例2-6与实施例1基本相同，不同之处在于表1；对比例1-3与实施例3基本相同，不同之处在于表1：
表1。
应用实施例：
实施例1-4和对比例1-3的一种高效阻燃性环氧树脂涂料漆膜性能测试如表2所示：
表2。
对实施例1-4和对比例1-3的一种高效阻燃性环氧树脂涂料漆膜进行UL94垂直燃烧试验，结果表3所示：
表3。
上述实施例仅为本发明较好的实施方式，本发明不能一一列举出全部的实施方式，凡采用上述实施例之一的技术方案，或根据上述实施例所做的等同变化，均在本发明保护范围内。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似方法及组分而得到的其它涂料均在本发明保护范围内。

Claims (6)

1.一种高效阻燃性环氧树脂涂料，其特征在于，其由以下重量份数比的原料组成：
所述含氮磷的表面迁移性阻燃剂结构式为：
2.根据权利要求1所述的高效阻燃性环氧树脂涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂或酚醛环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的高效阻燃性环氧树脂涂料，其特征在于：所述聚氨酯改性环氧树脂为SL3403。
4.根据权利要求1所述的高效阻燃性环氧树脂涂料，其特征在于：所述固化剂为六次甲基四胺和双马来酰亚胺。
5.根据权利要求1所述的高效阻燃性环氧树脂涂料，其特征在于：所述填料为碳酸钙或二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的高效阻燃性环氧树脂涂料，其特征在于：所述溶剂为二甲苯或者乙酸乙酯。
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