本發(fā)明涉及無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板及其制備方法，屬于絕緣層壓板。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著航空航天、新能源汽車、電機(jī)、輸配電等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅?、輕量化的要求日益迫切，樹脂基復(fù)合材料的研究受到重視。環(huán)氧樹脂玻璃布層壓板以其優(yōu)良的綜合性能和相對(duì)低廉的成本，在上述領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，由于環(huán)氧樹脂本身不具有阻燃能力，導(dǎo)致該類層壓板存在較大的火災(zāi)隱患。為解決這一問(wèn)題，傳統(tǒng)上往往采用含鹵素環(huán)氧或在樹脂體系中引入含鹵素的阻燃劑。但這一方案對(duì)環(huán)境和人體健康均存在較大危害。因此，制備無(wú)鹵阻燃的環(huán)氧樹脂體系，并進(jìn)一步制備層壓板材料，是目前主流的研究方向，現(xiàn)有方案包括向樹脂體系中引入含有p、n類阻燃劑，或在環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中引入含有上述元素的結(jié)構(gòu)制備具有本征阻燃能力的新型環(huán)氧等。如宋天佑(《苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂及其協(xié)同阻燃研究》)將苯并噁嗪引入環(huán)氧體系并和環(huán)氧分子鏈反應(yīng)，制備了具有本征阻燃能力的苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂。cn202011550444.4將含p苯并噁嗪、馬來(lái)酰亞胺樹脂等引入環(huán)氧樹脂體系，提高了樹脂的阻燃能力。

2、但是，目前該類解決方案往往存在如下問(wèn)題：(1)由于含p阻燃劑的添加或阻燃結(jié)構(gòu)的引入，大幅降低了材料耐熱性。(2)由于阻燃效率偏低，需要通過(guò)大量外添加阻燃劑引入才能達(dá)到v-0阻燃水平，導(dǎo)致材料力學(xué)性能、工藝性能變差，而若降低引入量，又往往無(wú)法達(dá)到v-0級(jí)別的阻燃能力。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)，兼具高阻燃能力、高強(qiáng)度、高耐熱、電性能優(yōu)異的環(huán)氧樹脂層壓板，才能夠滿足需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板及其制備方法，具體技術(shù)方案如下：

2、無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板，以苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物為樹脂基體，玻璃布為基材，通過(guò)苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物浸漬玻璃布制備預(yù)浸料，對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行疊配，最后經(jīng)過(guò)熱壓成型得到無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板。

3、更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物的制備過(guò)程包括如下步驟：

4、步驟1、將環(huán)氧樹脂升溫至第一反應(yīng)溫度；

5、步驟2、將苯并噁嗪加入環(huán)氧樹脂中，在第一反應(yīng)溫度下攪拌進(jìn)行反應(yīng)；

6、步驟3、加入溶劑，然后將體系溫度調(diào)整至第二反應(yīng)溫度，加入固化劑，在第二反應(yīng)溫度下保溫?cái)嚢璺磻?yīng)；

7、步驟4、將體系降至室溫，然后加入促進(jìn)劑、阻燃劑、填料，充分?jǐn)嚢柚辆鶆?，最后加溶劑調(diào)整固含量，得到所述苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物。

8、更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述環(huán)氧樹脂、苯并噁嗪、溶劑、固化劑、促進(jìn)劑、阻燃劑、填料的配比如下：

9、環(huán)氧樹脂100份，苯并噁嗪5-25份，溶劑50-500份，固化劑15-45份，促進(jìn)劑0.05-1份，阻燃劑5-25份，填料0-80份。

10、更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述環(huán)氧樹脂為鄰甲酚醛環(huán)氧，第一反應(yīng)溫度為140-180℃，在第一反應(yīng)溫度下的反應(yīng)時(shí)間為0.5-8h。

11、所述鄰甲酚醛環(huán)氧的結(jié)構(gòu)式如式ⅰ所示：

12、

13、其中n為正整數(shù)。

14、更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述苯并噁嗪的結(jié)構(gòu)式如式ⅱ所示：

15、

16、其中，a為

17、更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述溶劑是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、甲基乙基酮中的一種或幾種；

18、和/或，

19、第二反應(yīng)溫度為75-135℃，在第二反應(yīng)溫度下保溫?cái)嚢璺磻?yīng)時(shí)間為0.1-2h；

20、和/或，

21、所述的固化劑是4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯砜中的一種或幾種；

22、和/或，

23、所述促進(jìn)劑是咪唑類陰離子聚合型促進(jìn)劑(包括但不限于2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑)、三氟化硼絡(luò)合物類陽(yáng)離子聚合型促進(jìn)劑(包括但不限于三氟化硼單乙胺)中的一種或幾種；

24、和/或，

25、所述阻燃劑為烷基次磷酸鹽或烷基次磷酸鹽二聚體類阻燃劑，所述烷基次磷酸鹽二聚體類阻燃劑的結(jié)構(gòu)式如式ⅲ所示：

26、

27、其中，r1、r2為相同或不相同的c1-c6的烷基，r3為c1-c10的烯烴或c6-c10的芳烴，m為al、mg、ca、zn、fe、na、k中的一種；m、n、x均為1-4的正整數(shù)；

28、和/或，

29、所述填料為氫氧化鋁、氫氧化鎂、硅微粉、碳酸鈣、硅酸鈣、云母粉、高嶺土、蒙脫土中的一種或幾種；

30、和/或，

31、得到所述苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物的固含量為30-80％。

32、更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述玻璃布包括電子布(包括但不限于7628/7629型)、無(wú)堿布(包括但不限于ew-100、ew-140、ew-180型)、中堿布(包括但不限于cw-140、cw-200型)、方格布(包括但不限于300g/400g/600g無(wú)捻粗紗方格布)、玻璃氈中的一種或幾種。

33、更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板的制備方法，包括以下步驟：

34、步驟一、玻璃布浸入裝有苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物的漆槽內(nèi)進(jìn)行浸漬；

35、步驟二、將浸漬后的玻璃布送入烘箱內(nèi)，保溫烘干，取出，得到預(yù)浸料；

36、步驟三、將預(yù)浸料進(jìn)行鋪層；

37、步驟四、將鋪層后的預(yù)浸料放入熱壓機(jī)中進(jìn)行熱壓；

38、步驟五、熱壓完成后，冷卻取出，即得到所述無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板。

39、更進(jìn)一步的改進(jìn)，在步驟一中，浸漬過(guò)程的時(shí)間為1-10min；

40、在步驟二中，在烘箱內(nèi)保溫烘干溫度為130-180℃，烘干時(shí)間為1-10min；所述預(yù)浸料的含膠量為20-60％。

41、更進(jìn)一步的改進(jìn)，在步驟四中，熱壓條件為：

42、設(shè)置初始溫度為130-170℃，初始?jí)毫?mpa，然后逐步加壓至30mpa，同時(shí)逐步升溫至170-220℃，保溫保壓1-6h。

43、本發(fā)明的有益效果是：

44、本發(fā)明通過(guò)采用具有特定含磷結(jié)構(gòu)的苯并噁嗪對(duì)鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，制備了含磷、含苯并噁嗪結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂，該結(jié)構(gòu)使環(huán)氧樹脂兼具高耐熱、高強(qiáng)度以及一定的本征阻燃能力。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在樹脂組合物中添加適量特定結(jié)構(gòu)的有機(jī)磷系阻燃劑，通過(guò)本征&添加型阻燃劑的協(xié)同作用，使材料具有達(dá)到垂直燃燒等級(jí)v-0阻燃能力，同時(shí)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tma測(cè)試)不低于185℃，彎曲強(qiáng)度不低于500mpa。另外，該層壓板中不含有鹵素，具有優(yōu)良的環(huán)保性。

技術(shù)特征：

1.無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板，其特征在于：以苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物為樹脂基體，玻璃布為基材，通過(guò)苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物浸漬玻璃布制備預(yù)浸料，對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行疊配，最后經(jīng)過(guò)熱壓成型得到無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板，其特征在于，所述苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物的制備過(guò)程包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂、苯并噁嗪、溶劑、固化劑、促進(jìn)劑、阻燃劑、填料的配比如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂為鄰甲酚醛環(huán)氧，第一反應(yīng)溫度為140-180℃，在第一反應(yīng)溫度下的反應(yīng)時(shí)間為0.5-8h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板，其特征在于：所述苯并噁嗪的結(jié)構(gòu)式如式ⅱ所示：

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板，其特征在于：所述溶劑是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、甲基乙基酮中的一種或幾種；

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板，其特征在于：所述玻璃布包括電子布、無(wú)堿布、中堿布、方格布、玻璃氈中的一種或幾種。

8.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板的制備方法，其特征在于：

10.如權(quán)利要求8所述的無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板的制備方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板及其制備方法，屬于絕緣層壓板材料領(lǐng)域。本發(fā)明以苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物為樹脂基體，玻璃布為基材，通過(guò)苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物浸漬玻璃布制備預(yù)浸料，然后經(jīng)過(guò)熱壓成型得到無(wú)鹵阻燃苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板。苯并噁嗪改性環(huán)氧樹脂組合物包括以下重量分?jǐn)?shù)的原料：環(huán)氧樹脂100份，苯并噁嗪5?25份，溶劑50?500份，固化劑15?45份，促進(jìn)劑0.05?1份，阻燃劑5?25份，填料0?80份。所述苯并噁嗪改性環(huán)氧玻璃布層壓板具有達(dá)到垂直燃燒等級(jí)V?0的阻燃能力，同時(shí)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(TMA測(cè)試)不低于185℃，彎曲強(qiáng)度不低于500MPa。另外，該層壓板中不含有鹵素，具有優(yōu)良的環(huán)保性。

技術(shù)研發(fā)人員：李卓,王可晴,崔國(guó)文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京新福潤(rùn)達(dá)絕緣材料有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10