咪唑类潜伏型阻燃剂及其制备方法和改性环氧树脂

本发明涉及新型高分子材料，尤其指一种咪唑类潜伏型阻燃剂及其制备方法和改性环氧树脂。

背景技术：

1、环氧树脂具有高可燃性，在高温下容易分解燃烧，需要往其中加入阻燃剂来赋予其难燃性。

2、中国专利文献cn104193967a公开了一种含双dopo的双酚a-单苯并噁嗪/环氧树脂共聚物。先以dopo和双酚a-双苯并噁嗪为原料制得中间体i含双dopo的双酚a，再将中间体i与苯胺、多聚甲醛反应得到阻燃剂含双dopo的双酚a-单苯并噁嗪，之后将制得的阻燃剂与环氧树脂按比例混合升温开环共聚后得到阻燃材料，但是其中的阻燃剂添加量较大，一般情况下，添加高剂量的阻燃剂会导致高分子复合材料的力学性能下降，进而使得适用场景受限。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一种阻燃效果好且使用时添加剂量更低的咪唑类潜伏型阻燃剂。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、咪唑类潜伏型阻燃剂，其结构式为：

4、

5、另一方面，本发明还涉及上述咪唑类潜伏型阻燃剂的制备方法，其制备过程包括以下步骤：

6、一、按以下路线制备hpbi(2-(2’-羟基苯基)-1h-苯并咪唑)：

7、

8、二、按以下路线制备所述咪唑类潜伏型阻燃剂(dopo-hpbi衍生物)：

9、

10、进一步地，在步骤一中：将适量的水杨醛、nahso3和无水乙醇(etoh)加入反应容器中，搅拌反应，再将适量的溶解于dmf中的邻苯二胺(opd)加入反应容器中，搅拌反应，然后抽滤、洗涤、干燥，得到hpbi。

11、具体而言，在步骤一中：

12、将适量的水杨醛、nahso3和无水乙醇(etoh)放入三口烧瓶中。配有回流冷凝器和搅拌棒，在室温下磁力搅拌2～6h(例如4h)。然后将溶解于dmf中的邻苯二胺缓慢加入恒压降漏斗三口烧瓶中，在18～25℃(例如20℃)下连续搅拌2～6h(例如4h)。反应结束后，将产物冷却后抽滤。然后将抽滤后的产物用蒸馏水反复洗涤多次后放入烘箱中干燥一整晚。最终得到金黄色粉末hpbi。

13、其中，每0.05～0.2mol邻苯二胺对应30～80ml dmf。优选地，每0.1mol邻苯二胺对应50ml dmf。

14、进一步地，在步骤二中：将适量的hpbi、dopo和丙酮加入反应容器中，搅拌回流反应，然后抽滤、洗涤、干燥，得到咪唑类潜伏型阻燃剂。

15、具体而言，在步骤二中：

16、在三颈瓶中加入hpbi、dopo以及丙酮。在18～25℃(例如20℃)下搅拌回流1～5h(例如3h)。然后用大烧杯取一定量蒸馏水，将反应液倒入其中，待其固体物质全部析出后，减压抽滤，用蒸馏水和无水乙醇反复多次洗涤抽滤产物，然后放入真空烘箱，在50～70℃(例如60℃)温度下干燥一整晚，最终得到一种淡紫红色固体粉末，即咪唑类潜伏型阻燃剂。

17、进一步地，所述水杨醛、nahso3和邻苯二胺的摩尔比为(1～4):(1～4)：(1～4)。优选地，所述水杨醛、nahso3和邻苯二胺的摩尔比为1：1：1。

18、进一步地，所述hpbi和dopo的摩尔比为(1～4):(1～4)。优选地，所述hpbi和dopo的摩尔比为1：1。

19、进一步地，每0.05～0.2mol的水杨醛、0.05～0.2mol的nahso3和0.05～0.2mol的邻苯二胺对应30～80ml无水乙醇。例如，水杨醛为0.05～0.2mol，nahso3为0.05～0.2mol，邻苯二胺为0.05～0.2mol，无水乙醇为30～80ml。

20、优选地，每0.1mol的水杨醛、0.1mol的nahso3和0.1mol的邻苯二胺对应50ml无水乙醇。例如，水杨醛为0.1mol，nahso3为0.1mol，邻苯二胺为0.1mol，无水乙醇为50ml。

21、进一步地，每0.025～0.1mol的hpbi和0.025～0.1mol的dopo对应80～120ml丙酮。例如，hpbi为0.025～0.1mol，dopo为0.025～0.1mol，丙酮为80～120ml。

22、优选地，每0.05mol的hpbi和0.05mol的dopo对应100ml丙酮。例如，hpbi为0.05mol，dopo为0.05mol，丙酮为100ml。

23、最后，本发明还涉及一种改性环氧树脂，其中添加有前面所述的的咪唑类潜伏型阻燃剂。

24、进一步地，所述改性环氧树脂中咪唑类潜伏型阻燃剂的质量含量(质量分数)为3％～7％。优选地，所述咪唑类潜伏型阻燃剂的质量含量为5％～7％。

25、本发明提供的咪唑类潜伏型阻燃剂具有全新分子结构，其中未含有卤系元素，是一种绿色无卤环保阻燃剂，在热裂解或燃烧时不会对环境造成污染，有利于环保和可持续发展，并且经过对添加上述阻燃剂的环氧树脂复合材料进行阻燃性能测试、力学性能测试和热稳定性测试，证明添加上述阻燃剂的复合材料不仅具有较好的阻燃性能，而且力学性能得到了明显提升，并且保持了较好的热稳定性。与背景技术文献中的阻燃剂相比，上述阻燃剂在添加剂量较低的情况下也能保证良好的阻燃效果。

技术特征：

1.咪唑类潜伏型阻燃剂，其特征在于，结构式为：

2.权利要求1所述的咪唑类潜伏型阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中：将水杨醛、nahso3和无水乙醇加入反应容器中，搅拌反应，再将溶解于dmf中的邻苯二胺加入反应容器中，搅拌反应，抽滤、洗涤、干燥后得到hpbi。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中：将hpbi、dopo和丙酮加入反应容器中，搅拌回流反应，抽滤、洗涤、干燥后得到咪唑类潜伏型阻燃剂。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述水杨醛、nahso3和邻苯二胺的摩尔比为(1～4):(1～4)：(1～4)。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述hpbi和dopo的摩尔比为(1～4):(1～4)。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：每0.05～0.2mol的水杨醛、0.05～0.2mol的nahso3和0.05～0.2mol的邻苯二胺对应30～80ml无水乙醇。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：每0.025～0.1mol的hpbi和0.025～0.1mol的dopo对应80～120ml丙酮。

9.改性环氧树脂，其特征在于：其中添加有权利要求1所述的咪唑类潜伏型阻燃剂。

10.根据权利要求9所述的改性环氧树脂，其特征在于：所述改性环氧树脂中咪唑类潜伏型阻燃剂的质量含量为3％～7％。

技术总结咪唑类潜伏型阻燃剂及其制备方法和改性环氧树脂，涉及新型高分子材料技术领域。前述咪唑类潜伏型阻燃剂具有全新分子结构，其中未含有卤系元素，是一种绿色无卤环保阻燃剂，在热裂解或燃烧时不会对环境造成污染，有利于环保和可持续发展，并且经过对添加上述阻燃剂的环氧树脂复合材料进行阻燃性能测试、力学性能测试和热稳定性测试，证明添加上述阻燃剂的复合材料不仅具有较好的阻燃性能，而且力学性能得到了明显提升，并且保持了较好的热稳定性。与现有的阻燃剂相比，上述阻燃剂在添加剂量较低的情况下也能保证良好的阻燃效果。技术研发人员：李薇,李昶红,崔莺,萧丽芬,李玉林,黄耿受保护的技术使用者：衡阳师范学院技术研发日：技术公布日：2024/10/17