一种阻燃型高绝缘环氧复合材料及其制备方法

专利名称：一种阻燃型高绝缘环氧复合材料及其制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410932820.8

专利申请（专利权）人：宁夏天德利创电力工程有限公司
权利人地址：宁夏回族自治区吴忠市利通区宁夏吴忠市利通区南一环南侧汇埠金属物流园E1号商网北01号

专利发明（设计）人：发明人:贾其,王嘉麒,吕鑫,胡磊

专利摘要：本发明涉及粉末涂料技术领域，且公开了一种阻燃型高绝缘环氧复合材料及其制备方法。所述阻燃型高绝缘环氧复合材料，包括A、B两个组份，按照重量份数计，所述A组份包含：双酚A型环氧树脂70‑90份，填料30‑40份，流平剂2‑3份，促进剂2‑3份，消泡剂0.7‑1.2份，阻燃增韧剂5‑8份；所述B组份为加速双氰胺类固化剂6.5‑8.5份。本发明制备的阻燃型高绝缘环氧复合材料具有良好的力学性能、阻燃性和绝缘性，具有良好的应用前景。

主权利要求：
1.一种阻燃型高绝缘环氧复合材料，其特征在于，所述阻燃型高绝缘环氧复合材料，包括A、B两个组份，按照重量份数计，所述A组份包含：双酚A型环氧树脂70‑90份，填料30‑40份，流平剂2‑3份，促进剂2‑3份，消泡剂0.7‑1.2份，阻燃增韧剂5‑8份；所述B组份为加速双氰胺类固化剂6.5‑8.5份；
所述阻燃增韧剂的制备方法，包括以下步骤：
S1:将12.9‑26g对氨基三氟甲苯和11‑22g2,5‑二羟基苯甲醛加入100‑200mL乙醇中，搅拌处理3‑5h，过滤，滤渣用乙醇洗涤3‑5次后，将滤渣加入200‑400mL乙醇中，在75‑85℃下加热30‑50min，再在75‑85℃下加入17.3‑34.6g9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物，连续搅拌处理20‑28h，趁热过滤，滤渣用乙醇洗涤3‑5次，最后在55‑65℃下真空干燥24‑
36h，得到中间体；
S2:在氮气气氛下，将14.5‑29g中间体、4.1‑8.2g三乙胺加入50‑100mLN,N‑二甲基甲酰胺中得到混合液；然后将2.8‑5.6g苯基三氯硅烷溶于40‑80mL四氢呋喃中，并通过滴注漏斗缓慢加入混合液中，室温下搅拌处理2‑4h，然后在45‑55℃下搅拌处理1‑3h，过滤，并在
85‑95℃下旋转蒸发，最后在85‑95℃下真空干燥20‑28h，得到阻燃增韧剂；
所述填料由钛白粉、硅微粉、轻质碳酸钙以(10‑12):(3‑5):(3‑4)的质量比复配而成。
2.根据权利要求1所述的阻燃型高绝缘环氧复合材料，其特征在于，所述促进剂为二甲基咪唑。
3.根据权利要求1所述的阻燃型高绝缘环氧复合材料，其特征在于，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚消泡剂。
4.根据权利要求1所述的阻燃型高绝缘环氧复合材料，其特征在于，所述流平剂为PV88流平剂。
5.一种根据权利要求1‑4任一项所述的阻燃型高绝缘环氧复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（1）将70‑90份双酚A型环氧树脂、30‑40份填料、2‑3份流平剂、2‑3份促进剂、0.7‑
1.2份消泡剂和5‑8份阻燃增韧剂加入混料机中进行预混，随后采用双螺杆挤出机混炼挤出，挤出后冷却、压片、破碎、研磨筛选，制得A组份；B组份为6.5‑8.5份加速双氰胺类固化剂；
步骤（2）将A组份与B组份混合均匀，得到阻燃型高绝缘环氧复合材料。
6.根据权利要求5所述的阻燃型高绝缘环氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机的加热温度为90‑110℃；阻燃型高绝缘环氧复合材料的D50粒径为30‑40μm。 说明书 : 一种阻燃型高绝缘环氧复合材料及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种阻燃型高绝缘环氧复合材料及其制备方法。背景技术[0002] 粉末涂料是以固体树脂和颜料、填料及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料。粉末涂料和普通溶剂型涂料、水性涂料不同，它的分散介质不是溶剂和水，而是空气。它具有无溶剂污染、100%成膜、能耗低等特点，而环氧树脂(EP)由于其优异的机械性能、良好的耐腐蚀性和优异的粘附能力，被广泛应用于电子、涂料和粘合剂等各个领域。然而，鉴于通信技术的快速发展，对环氧树脂(EP)的需求出现了补充属性，例如优异的热性能，低相对介电常数，低耗散因子，阻燃性等。因此，急需一种具有良好阻燃性和绝缘性的环氧复合材料已解决上述问题。发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种阻燃型高绝缘环氧复合材料及其制备方法，用于解决现有技术中环氧复合材料阻燃性和绝缘性不佳的技术问题。[0004] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：[0005] 本发明提供的技术方案如下：[0006] 第一方面，本发明提供一种阻燃型高绝缘环氧复合材料，所述阻燃型高绝缘环氧复合材料包括A、B两个组份，按照重量份数计，所述A组份包含：双酚A型环氧树脂70‑90份，填料30‑40份，流平剂2‑3份，促进剂2‑3份，消泡剂0.7‑1.2份，阻燃增韧剂5‑8份；所述B组份为加速双氰胺类固化剂6.5‑8.5份。[0007] 优选地，所述阻燃增韧剂的制备方法，包括以下步骤：[0008] S1:将12.9‑26g对氨基三氟甲苯和11‑22g2,5‑二羟基苯甲醛加入100‑200mL乙醇中，搅拌处理3‑5h，过滤，滤渣用乙醇洗涤3‑5次后，将滤渣加入200‑400mL乙醇中，在75‑85℃下加热30‑50min，再在75‑85℃下加入17.3‑34.6g9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物，连续搅拌处理20‑28h，趁热过滤，滤渣用乙醇洗涤滤饼3‑5次，最后在55‑65℃下真空干燥24‑36h，得到中间体；[0009] 中间体的结构式如下：[0010][0011] 其中，对中间体进行了质谱分析，HRMS（ESI）m/z：483.08(100.0%),484.09(27.4%),485.09(4.5%)。[0012] S2:在氮气气氛下，将14.5‑29g中间体、4.1‑8.2g三乙胺加入50‑100mLN,N‑二甲基甲酰胺中得到混合液；然后将2.8‑5.6g苯基三氯硅烷溶于40‑80mL四氢呋喃中，并通过滴注漏斗缓慢加入混合液中，室温下搅拌处理2‑4h，然后在45‑55℃下搅拌处理1‑3h，过滤，并在85‑95℃下旋转蒸发，最后在85‑95℃下真空干燥20‑28h，得到阻燃增韧剂。[0013] 阻燃增韧剂的结构式如下：[0014][0015] 优选地，所述填料由钛白粉、硅微粉、轻质碳酸钙以(10‑12):(3‑5):(3‑4)的质量比复配而成。[0016] 优选地，所述促进剂为二甲基咪唑。[0017] 优选地，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚消泡剂。[0018] 优选地，所述固化剂为加速双氰胺类固化剂。[0019] 优选地，所述流平剂为PV88流平剂。[0020] 第二方面，本发明还提供一种阻燃型高绝缘环氧复合材料的制备方法，包括如下步骤：[0021] 步骤（1）将70‑90份双酚A型环氧树脂、30‑40份填料、2‑3份流平剂、2‑3份促进剂、0.7‑1.2份消泡剂和5‑8份阻燃增韧剂加入混料机中进行预混，随后采用双螺杆挤出机混炼挤出，挤出后冷却、压片、破碎、研磨筛选，制得A组份；B组份为6.5‑8.5份加速双氰胺类固化剂；[0022] 步骤（2）将A组份与B组份混合均匀，得到阻燃型高绝缘环氧复合材料。[0023] 所述挤出机的加热温度为90‑110℃。[0024] 优选的，所述阻燃型高绝缘环氧复合材料的D50粒径为30‑40μm。[0025] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：[0026] 1.本发明制备的阻燃增韧剂的中氟官能团的可以降低阻燃型高绝缘环氧复合材料的表面张力，增强疏水性，降低含水率，从而降低介电常数和介电损耗；同时阻燃增韧剂分子内空腔提供的自由体积的增加降低了极化分子的密度，Si‑C键降低了基体树脂的极化率，协同降低阻燃型高绝缘环氧复合材料的介电常数和介电损耗，与绝缘性填料协同配合提高阻燃型高绝缘环氧复合材料的绝缘性能。[0027] 2.本发明中阻燃增韧剂在气相中热分解产生含磷自由基，包括PO2˙和PO˙，捕获燃烧自由基，减少可燃碳氢化合物，同时阻燃增韧剂还会分解生成不可燃气体，包括NH3和N2和HF，在气相中起阻燃作用；在凝聚相中阻燃增韧剂发生热分解生成磷酸衍生物，促进扩展炭层的发展，P和Si元素促进阻燃型高绝缘环氧复合材料在燃烧过程中形成连续致密的杂化炭层，有效地阻碍了凝聚相内的燃烧；P、N、Si元素的协同阻燃性增强了的气相和凝聚相阻燃性，从而使阻燃型高绝缘环氧复合材料加达到防火安全和抑烟的平衡。[0028] 3.本发明中阻燃增韧剂自由体积的增加和Si‑O柔性键的增加使阻燃型高绝缘环氧复合材料的冲击强度提高，阻燃增韧剂通过末端羟基与环氧树脂之间形成的共价键和氢键均匀分布在基体树脂中，增强与环氧树脂界面结合力；同时刚性基团的增加使阻燃型高绝缘环氧复合材料的拉伸强度和弯曲强度提高；丰富的刚性基团、Si‑O柔性链段、增加的自由体积和良好的界面结合的共同作用，与复合填料协同配合提高阻燃型高绝缘环氧复合材料的强度和韧性。[0029] 4.本发明制备的阻燃型高绝缘环氧复合材料固含量高，安全环保，成膜性好，一道成膜500μm，单次喷涂可达性能需求，且耐磨性能优异，邵氏硬度高，年均摩擦损失仅0.012%，且耐水性能优异，可在长期高湿或泡水条件下保持性能，附着性好，有效附着于设备外部，不起皮不脱落，阻燃性能优异，绝缘性能优异。附图说明[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0031] 图1是本发明的阻燃型高绝缘环氧复合材料的制备工艺流程图。具体实施方式[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。[0033] 实施例1[0034] 本实施例公开一种阻燃增韧剂的制备方法，包括以下步骤：[0035] S1:将19.5g对氨基三氟甲苯和15.5g2,5‑二羟基苯甲醛加入150mL乙醇中，搅拌处理4h，过滤，滤渣用乙醇洗涤4次后，将滤渣加入300mL乙醇中，在80℃下加热40min，再在80℃下加入26g9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物，连续搅拌处理24h，趁热过滤，滤渣用乙醇洗涤滤饼4次，最后在60℃下真空干燥30h，得到中间体；[0036] S2:在氮气气氛下，将21.8g中间体、6.2g三乙胺加入75mLN,N‑二甲基甲酰胺中得到混合液；然后将4.2g苯基三氯硅烷溶于60mL四氢呋喃中，并通过滴注漏斗缓慢加入混合液中，室温下搅拌处理3h，然后在50℃下搅拌处理2h，过滤，并在90℃下旋转蒸发，最后在90℃下真空干燥24h，得到阻燃增韧剂。[0037] 实施例2[0038] 参阅图1所示，本实施例公开一种阻燃型高绝缘环氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：[0039] 步骤（1）将80g双酚A型环氧树脂、35g填料、2.5g流平剂、2.5g促进剂、0.9g消泡剂和7g阻燃增韧剂加入混料机中进行预混，随后采用双螺杆挤出机在100℃下混炼挤出，挤出后冷却、压片、破碎、研磨筛选，制得A组份；B组份为7.5g加速双氰胺类固化剂；[0040] 步骤（2）将A组份与B组份混合均匀，得到阻燃型高绝缘环氧复合材料。[0041] 实施例3[0042] 参阅图1所示，本实施例公开一种阻燃型高绝缘环氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：[0043] 步骤（1）将70g双酚A型环氧树脂、40g填料、2g流平剂、3g促进剂、0.7g消泡剂和8g阻燃增韧剂加入混料机中进行预混，随后采用双螺杆挤出机在90℃下混炼挤出，挤出后冷却、压片、破碎、研磨筛选，制得A组份；B组份为8.5g加速双氰胺类固化剂；[0044] 步骤（2）将A组份与B组份混合均匀，得到阻燃型高绝缘环氧复合材料。[0045] 实施例4[0046] 参阅图1所示，本实施例公开一种阻燃型高绝缘环氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：[0047] 步骤（1）将90g双酚A型环氧树脂、30g填料、3g流平剂、2g促进剂、1.2g消泡剂和5g阻燃增韧剂加入混料机中进行预混，随后采用双螺杆挤出机在90‑110℃下混炼挤出，挤出后冷却、压片、破碎、研磨筛选，制得A组份；B组份为6.5‑8.5g加速双氰胺类固化剂；[0048] 步骤（2）将A组份与B组份混合均匀，得到阻燃型高绝缘环氧复合材料。[0049] 实施例5[0050] 参阅图1所示，本实施例公开一种阻燃型高绝缘环氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：[0051] 步骤（1）将75g双酚A型环氧树脂、48g填料、2.2g流平剂、2.8g促进剂、0.8g消泡剂和7g阻燃增韧剂加入混料机中进行预混，随后采用双螺杆挤出机在95℃下混炼挤出，挤出后冷却、压片、破碎、研磨筛选，制得A组份；B组份为8g加速双氰胺类固化剂；[0052] 步骤（2）将A组份与B组份混合均匀，得到阻燃型高绝缘环氧复合材料。[0053] 实施例6[0054] 参阅图1所示，本实施例公开一种阻燃型高绝缘环氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：[0055] 步骤（1）将85g双酚A型环氧树脂、32g填料、2.8g流平剂、2.2g促进剂、1.1g消泡剂和6g阻燃增韧剂加入混料机中进行预混，随后采用双螺杆挤出机在105℃下混炼挤出，挤出后冷却、压片、破碎、研磨筛选，制得A组份；B组份为7g加速双氰胺类固化剂；[0056] 步骤（2）将A组份与B组份混合均匀，得到阻燃型高绝缘环氧复合材料。[0057] 对比例1[0058] 对比例1与实施例2相比，对比例1在制备阻燃型高绝缘环氧复合材料的过程中未添加阻燃增韧剂，其他条件均不变。[0059] 对比例2[0060] 对比例2与实施例2相比，对比例2在制备阻燃型高绝缘环氧复合材料的过程中未添加填料，其他条件均不变。[0061] 实验例[0062] 对实施例2‑6和对比例1‑2制备的阻燃型高绝缘环氧复合材料的组别表示为A、B、C、D、E、F、G的性能进行测试，测试过程中将AB组分搅拌均匀（喷涂垂直高度大于10m的需在材料中加入乙醇稀释剂，原则上加入90‑100mL/kg）灌入料罐内，打开气阀，调节气压（罐体气压表示数0.3，出气气压表示数0.2），喷头距离喷涂点约10‑15cm。喷涂时勿将喷头停留于一点时间过长，原则上来回喷扫，一点位上停留时间不宜大于2s，测试标准和测试结果如表1所示：[0063][0064] 由表1测试结果可知，本发明实施例2制备的阻燃型高绝缘环氧复合材料具有良好的绝缘性、力学性能和阻燃性能。由对比例1和实施例2的对比可知，本发明中添加阻燃增韧剂，可以提高阻燃型高绝缘环氧复合材料的绝缘性、力学性能和阻燃性能；由对比例2与实施例3的对比可知，本发明中添加填料，可以提高阻燃型高绝缘环氧复合材料的绝缘性、力学性能和阻燃性能。[0065] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。[0066] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

专利地区：宁夏

专利申请日期：2024-07-12

专利公开日期：2024-10-18

专利公告号：CN118496738B