一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种含硅复合阻燃剂的技术领域，为满足阻燃透光型不饱和树脂的需求，本发明提供了一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料及其制备方法，复合材料由A、B组份制成；其中，A组份由有机硅助剂与不饱和树脂共混后得到；B组份由磷氮阻燃剂、促进剂、催化剂混合后得到。制备方法简单、易操作、成本低，所得阻燃不饱和树脂材料的无卤环保、高透光性，在汽车、电子电器、建筑材料和军工等领域中可得到广泛应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种含硅复合阻燃剂的技术领域，尤其涉及一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

不饱和聚酯树脂是最常用的一种热固性树脂，它是由饱和二元酸、不饱和二元酸和二元醇缩聚而成的线形聚合物。它不仅品种多样，适应广泛，而且可以在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活，固化后树脂综合性能好。耐腐蚀性，介电性能和力学性能优于酚醛树脂。其广泛的应用于汽车车身，轮船，窗框，大型水上乐园，灯具，洗浴台，城市雕塑，座椅，成套家具等生活中的各个领域，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。尽管其因优异的性能而被广泛的应用，然而可燃性却显著的限制了其应用领域的进一步扩展，在各种突发火灾中给人民生命财产造成了巨大的损失。因此，不饱和树脂的高效环保阻燃化是迫切需要解决的问题。

早期的阻燃剂如卤系阻燃剂（有机氯化物和有机溴化物）虽然也能达到很好的阻燃效果[如专利CN200610020178和CN201210399675]，但是一些较大争议也由此产生；多溴联苯醚，卤系阻燃剂中一种主要的阻燃添加剂，在燃烧受热过程中极易挥发出来，它具有四溴联苯醚、五溴、六溴、八溴、十溴等209种同系物，被吸入后能在生物及人类脂肪组织中蓄积，严重危害人们的身体健康。因此，卤系阻燃剂已在国内外相关行业受到限制和禁用。

目前，绿色环保的无卤型阻燃剂已经成为了一种更加普遍的新型高效阻燃剂。如氮添加型阻燃剂和磷添加型阻燃剂，它不光具有高效的阻燃效果，而且因其无毒无害，发烟量少的优点已广泛的被人们所接受。在一些专利中[CN201210300253，CN201210300642，CN201510108946]，微米纤维和微胶囊与其他阻燃剂复合可以作为不饱和树脂的环保阻燃剂。最近，在专利CN201610564840.X中，申请人将双P-C键桥链的DOPO衍生物与纳米二氧化硅或纳米硅溶胶通过溶液共混或超临界二氧化碳共混法制得了满足聚碳酸酯材料用的透明复合阻燃剂，解决了膦酸酯不易与高分子材料相容的问题，同时引入阻燃元素磷与硅,阻燃性能提高，并且实现了不影响聚碳酸酯的透明性。然而，上述微米填料易造成光线的反射和折射，难以得到透光型阻燃不饱和树脂材料；纳米二氧化硅或纳米硅溶胶虽然可以满足聚碳酸酯阻燃透明应用，但往往会造成高分子材料加工难题，且其该类阻燃剂是否适用于其他不饱和树脂体系仍不清楚。

发明内容

为满足阻燃透光型不饱和树脂的需求，本发明提供了一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料及其制备方法，制备方法简单、易操作、成本低，所得阻燃不饱和树脂材料的无卤环保、高透光性，在汽车、电子电器、建筑材料和军工等领域中可得到广泛应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料由A、B组份制成；其中，A组份由有机硅助剂与不饱和树脂共混后得到；B组份由磷氮阻燃剂、促进剂、催化剂混合后得到。通过一种含特定功能基团的有机硅助剂，并结合氮磷协同阻燃，实现了不饱和树脂的高效无卤阻燃，解决了传统阻燃剂改性不饱和树脂材料透光性能差等缺点。

A、B组份中各组份的重量份为：不饱和树脂50-80份，有机硅助剂0.01~10份；磷氮阻燃剂3.5~30份；催化剂10^-5~10^-2份；促进剂10^-4~0.5份。

作为优选，所述的有机硅助剂为硅烷改性纳米颗粒。有机硅助剂更优选自KH560改性纳米三氧化二锑，KH570改性纳米三氧化二锑，KH550改性纳米二氧化硅，KH560改性纳米二氧化硅，KH570改性纳米二氧化硅，乙烯基封端POSS，氨基封端POSS、乙烯基MQ树脂、甲基苯基MQ树脂等中的一种或几种。

作为优选，所述的磷氮阻燃剂选自磷酸三苯酯、聚磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺多聚磷酸酯、磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或几种。

作为优选，所述的催化剂选自过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化苯甲醚中的一种或几种。

作为优选，所述的促进剂选自环烷酸钴、异辛酸钴、AC931和LCC无色促进剂中的一种或几种。

本发明所述的一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料的制备方法，其特征在于，将A、B组份，先搅拌混合10-30min，作为优选，在30-60℃下搅拌，A、B组份搅拌混合时搅拌速率为500-2000rpm。浇铸后，在70-90℃，固化15-60min快速其固化得到种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料，片刻便可使不饱和树脂复合材料具有高效的阻燃性，良好的透光性和优异的力学性能，在汽车、电子电器、建筑材料和军工等领域中可得到广泛应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：制备方法简单、易操作、成本低，所得阻燃不饱和树脂材料的无卤环保、高透光性和优异的力学性能。

附图说明

图1为一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料的制备过程示意图；

图2为实施例1制备的一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料的照片；

图3为实施例1制备的一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料的垂直燃烧试验。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备，实施例所用原料均以重量份表示，其中实施例中不饱和树脂为市购的含乙烯基不饱和聚酯树脂。

实施例1：

向50份不饱和树脂中加入2.5份KH560改性纳米三氧化二锑，机械搅拌充分均匀，作为A组分。同时将10份磷氮助燃剂（三聚氰胺多聚磷酸酯和磷酸酯）与10^-5份的催化剂过氧化甲乙酮和10^-2份促进剂异辛酸钴充分混合，制得组份B。将AB组份混合20min（搅拌速率为1000rpm）后放入烘箱中在80℃，固化20min加速不饱和树脂固化，如图1所示，得到一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料1。

一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料1具有如图2所示使不饱和树脂复合材料具有高效的阻燃性，良好的透光性和优异的力学性能；燃烧对比试验结果如图3所示表明：不饱和树脂易燃，而经过添加新型高效阻燃剂后材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到V0级阻燃标准。

实施例2：

向50份不饱和树脂中加入1.5份KH550改性纳米二氧化硅，机械搅拌充分均匀，作为A组分。同时将20份磷氮助燃剂（聚磷酸铵和磷酸酯）与10^-4份催化剂过氧化环己酮和10^-3份促进剂环烷酸钴充分混合，制得组份B。将AB组份混合20min（搅拌速率为600rpm）后放入烘箱中在90℃，固化15min加速不饱和树脂固化，如图1所示，得到一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料2。

一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料2可使不饱和树脂复合材料具有高效的阻燃性，良好的透光性和优异的力学性能。燃烧对比试验结果表明：不饱和树脂易燃，而经过添加新型高效阻燃剂后材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到V0级阻燃标准。

实施例3：

向50份不饱和树脂中加入8份的KH560改性纳米二氧化硅，机械搅拌充分均匀，作为A组分。同时将3.5份磷氮助燃剂（磷酸三苯酯和磷酸酯）与10^-2份催化剂过氧化环己酮和0.1份促进剂环烷酸钴充分混合，制得组份B。将AB组份混合30min（搅拌速率为1000rpm）后放入烘箱中在70℃，固化60min加速不饱和树脂固化，如图1所示，得到一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料3。

一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料3可使不饱和树脂复合材料具有高效的阻燃性，良好的透光性和优异的力学性能。燃烧对比试验结果表明：不饱和树脂易燃，而经过添加新型高效阻燃剂后材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到V0级阻燃标准。

实施例4：

向37份不饱和树脂中加入7.5份KH570改性纳米三氧化二锑，机械搅拌充分均匀，作为A组分。同时将8份磷氮助燃剂（三聚氰胺氰尿酸盐和磷酸酯）与10^-3份的催化剂过氧化甲乙酮和10^-3份促进剂异辛酸钴充分混合，制得组份B。将AB组份混合30min（搅拌速率为500rpm）后放入烘箱中在80℃，固化40min加速不饱和树脂固化，如图1所示，得到一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料4。

一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料4可使不饱和树脂复合材料具有高效的阻燃性，良好的透光性和优异的力学性能。燃烧对比试验结果表明：不饱和树脂易燃，而经过添加新型高效阻燃剂后材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到V0级阻燃标准。

实施例5：

向50份不饱和树脂中加入4份KH560改性纳米二氧化硅，机械搅拌充分均匀，作为A组分。同时将12.5份磷氮助燃剂（聚磷酸铵和磷酸酯）与10^-3份的催化剂过氧化甲乙酮和10^--4份促进剂异辛酸钴充分混合，制得组份B。将AB组份混合10min（搅拌速率为2000rpm）后放入烘箱中在85℃，固化30min加速不饱和树脂固化，如图1所示，得到一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料5。

一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料5可使不饱和树脂复合材料具有高效的阻燃性，良好的透光性和优异的力学性能。燃烧对比试验结果表明：不饱和树脂易燃，而经过添加新型高效阻燃剂后材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到V0级阻燃标准。

实施例6：

向60份不饱和树脂中加入3份乙烯基封端POSS，机械搅拌充分均匀，作为A组分。同时将7.5份磷氮助燃剂（磷酸三苯酯和磷酸酯）与10^--5份的催化剂过氧化甲乙酮和0.5份LCC无色促进剂充分混合，制得组份B。将AB组份混合10min（搅拌速率为1500rpm）后放入烘箱中在75℃，固化50min加速不饱和树脂固化，如图1所示，得到一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料6。

一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料6可使不饱和树脂复合材料具有高效的阻燃性，良好的透光性和优异的力学性能。燃烧对比试验结果表明：不饱和树脂易燃，而经过添加新型高效阻燃剂后材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到V0级阻燃标准.

实施例7：

向70份不饱和树脂中加入0.01份氨基封端POSS，机械搅拌充分均匀，作为A组分。同时将30份磷氮助燃剂（磷酸酯+三聚氰胺）和10^-4份的催化剂过氧化甲乙酮和10^-2份促进剂异辛酸钴充分混合，制得组份B。将AB组份混合20min（搅拌速率为1000rpm）后放入烘箱中在80℃，固化50min加速不饱和树脂固化，如图1所示，得到一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料7。

一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料7可使不饱和树脂复合材料具有高效的阻燃性，良好的透光性和优异的力学性能。燃烧对比试验结果表明：不饱和树脂易燃，而经过添加新型高效阻燃剂后材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到V0级阻燃标准。

实施例8：

向80份不饱和树脂中加入10份甲基苯基MQ树脂，机械搅拌充分均匀，作为A组分。同时将5.5份磷氮助燃剂（磷酸三苯酯和磷酸酯）和10^-4份的催化剂过氧化甲乙酮和10^-2份促进剂异辛酸钴充分混合，制得组份B。将AB组份混合30min（搅拌速率为1500rpm）后放入烘箱中在90℃，固化15min加速不饱和树脂固化，如图1所示，得到一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料8。

一种含硅复合阻燃剂改性透光型不饱和树脂复合材料8可使不饱和树脂复合材料具有高效的阻燃性，良好的透光性和优异的力学性能。燃烧对比试验结果表明：不饱和树脂易燃，而经过添加新型高效阻燃剂后材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到V0级阻燃标准。