新型阻燃环氧树脂胶粘剂
学校：武汉纺织大学外经贸大学
作者: 聂 文 杰
班级: 应用化学0921
学号： 0914811038
新型阻燃环氧树脂胶粘剂
摘 要：本文介绍了阻燃环氧树脂胶粘剂的发展趋势，提出一种以环氧树脂为基体，以三聚氰胺多聚磷酸盐(MPP)作为阻燃剂的新型阻燃环氧树脂胶粘剂的设计。MPP具有热稳定性好，低毒，与树脂相容性好等优点。
键关词：环氧树脂；MPP；胶粘剂
The New Flame-retardant Type Epoxy Resin Adhesive
Abstract：This article introduces the development of the flame-retardant type epoxy resin adhesive, and brings up a design which takes the expoxy as the base and MPP as the flame-retardant materical. MPP has the good aspect of high thermostability, low toxicity and the good compatibility with resin.
Keywords: epoxy resin; MPP; adhesive
1 引 言
随着科技的飞速发展，高分子材料用途也越来越广泛，但几乎所有的高分子材料都易燃烧，部分高分子材料燃烧时会产生大量的有害气体和烟雾，由此而带来的火灾隐患已成为全球关注的问题。在高分子材料中添加有效的阻燃剂，可使高分子材料具有难燃性、自熄性和消烟性。胶粘剂作为应用较为广泛的高分子材料，也有了新的需求，不但要有良好的黏结性和耐腐蚀性，还要求环保、无毒无害、使用简单、成本低廉，更重要的是某些胶粘剂还需要有一定的阻燃性。这样才能更大限度的保障人们的生命财产安全，同时也扩大胶粘剂在更多行业的使用范围。在众多胶粘剂中，环氧树脂以其优异的性能引起了人们的关注。环氧树脂在涂料、土木、建筑、胶粘剂、电子、航空等众多领域获得了广泛的应用，已成为热固性树脂中极为重要的一种[1]。但环氧对脂的易燃性及离火后的持续自燃使它们的应用受到很大，因此制备阻燃环氧树脂胶粘剂是人们倍感兴趣的研究课题之一。
2 阻燃剂的发展趋势
当前，卤素阻燃剂仍占主导地位，它在燃烧过程中产生高活的自由基捕获剂，从而可在气相中有效地阻止燃烧，但同时也大量的腐蚀性和有毒气体，由此而引发二英(Dioxin)问题[2]。特别是在一些高新技术产业中，这类材料的应用已受到，且在欧洲未能获得绿色环保标志。所以目前高分子材料阻燃已趋向于无卤化，对无卤阻燃剂的研究成为世界各国的研究热点之一。
由于卤素阻燃剂对环境的危害，促使人们积极寻求无卤、低烟、低毒和对环境友好的新型高效阻燃系统。近10年磷系阻燃剂已成为国内阻燃剂研究与开发的重点，但还远远满足不了合成材料工业发展的需求[3]。磷系阻燃剂按组成和结构可分为无机磷阻燃剂和有机磷阻燃剂。无机磷系阻燃剂主要包括红磷、磷酸盐和聚磷酸铵等。研究表明，在环氧树脂
骨架结构中加入含磷组分可有效提高其热稳定性和阻燃性[4]。而以戊季四醇为基的双环笼状磷酸酯(如1-氧代-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷，简称PEPA)及其衍生物兼具丰富的碳源和酸源，与三聚氰胺等配合使用可发挥良好的膨胀阻燃作用[5]。
目前已用于环氧树脂的阻燃剂主要有卤素、卤-锑体系和P-N系阻燃剂[6]。综上所述，制备无卤含磷胶粘剂将是目前的发展趋势。
3 新型阻燃环氧树脂胶粘剂的提出
根据目前阻燃剂的发展方向，提出了以双酚A型环氧树脂E-44为基体，以三聚氰胺多聚磷酸盐(MPP)作为阻燃剂，制成阻燃胶粘剂的设计。其中选用651（低分子聚酰胺）和T31（酚醛改性胺）混合配比固化剂。
3.1 阻燃剂MPP的选用及阻燃机理
三聚氰胺多聚磷酸盐(MPP)是由三聚氰胺与磷酸经成盐、聚合反应生成的，具有多种结构，主要含氨基和磷[7]。MPP是一种有滑腻感的白色固体粉末，与聚酰胺相比具有水溶性低，含氮量高，热稳定性好，低毒，与树脂相容性好等优点。因此，可以作为一种较好的环保阻燃剂。
MPP可以作为一种膨胀型阻燃剂，添加到环氧树脂中产生阻燃作用。膨胀型阻燃剂的阻燃机理如下[8]。
膨胀型阻燃剂在受热时，成碳剂在脱水剂的作用下脱水成炭，碳化物在膨胀剂分解的气体作用下形成蓬松发孔封闭结构的炭层。该炭层为无定形碳结构，其实质是碳的微晶，
一旦形成，其本身不燃，并可阻止聚合物与热源间的热传导，降低聚合物的热解温度。另外，多孔炭层可以阻止热解产生的气体扩散，同时阻止外部氧气扩散到未裂解聚合物表面。当燃烧得不到足够的氧气和热能时，燃烧的聚合物便会自熄。此炭层的形成历程是:
1）在较低的温度下酸源释放出无机酸；
2）在稍高于释放酸的温度下，发生酯化反应，体系中的胺可酯化反应的催化剂；
3）体系在酯化前和酯化过程中熔化；
4）反应产生水蒸汽和由气源产生的不燃性气体使熔融体系泡，与此同时，多元醇磷酸酯脱水炭化，形成无机物及炭残留物，且体系进一步膨胀发泡；
5）体系胶化和固化，反应完全，形成多孔泡沫炭层。
三聚氰胺多聚磷酸盐主要含氨基和磷，这些基团都可以燃烧产生阻燃气体及不燃的炭层，附着在胶体的表面，作为膨胀系阻燃剂来产生阻燃作用.
3.2 固化剂的选用
由于固化剂的品种对固化物的力学性能，耐热性，耐水性，耐腐蚀性都有很大的影响，因此，固化剂的选用因胶粘剂的用途不同而不同。本次设计的胶粘剂主要应用在建筑方面，因此选用651和T31的混容固化剂。
651固化剂是一种聚酰胺类环氧树脂固化剂，由桐油酸和多元胺反应制成的桐油酸二聚体多元胺，由于结构中含有较长的脂肪酸碳链和氨基，可使固化产物具有高的弹性和粘
接力及耐水性，它的施工性能较好，配料比例比较宽，毒性小，基本无挥发物，能在潮湿的金属和混凝土表面施工。但是固化速度较慢，耐热性较低，热变形温度低，耐汽油、烃类溶剂性差。所以应与T31环氧树脂固化剂按一定的比例混合使用[9]。
T31固化剂是实际无毒等级的固化剂，应用安全，并能在低温下固化双酚A型环氧树脂，可在湿度80%和水下应用，固化收缩率小。因其具有羟基、胺基和仲胺基等活性基结构，所以反应活性优良，又因带有酚醛骨架结构，在与环氧树脂交联之后可进一步改善环氧树脂本身耐热性和耐烃类溶剂性差的不足[10]。
4 结语
材料是人类文明的基石和进步的标志，是发展高新技术的物质基础和先导，所以新材料的开发对人类的进步起着重要的作用。由于环境污染日趋严重，胶粘剂的绿色化将是目前胶粘剂发展的主要方向。因此，尽管阻燃胶粘剂品种目前还很少，但却有着广阔的发展前景，其社会效益不可低估.
参考文献
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