CN101245181A

CN101245181A - 一种高性能环保型阻燃聚苯醚复合材料及其制备方法

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Publication number: CN101245181A
Application number: CNA2008100270221A
Authority: CN
Inventors: 赵芸芳; 诸泉; 李刚; 蒋文真
Original assignee: GUANGZHOU HONSEA CHEMISTRY CO Ltd
Current assignee: GUANGZHOU HONSEA CHEMISTRY CO Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2008-08-20

Abstract

本发明公开了一种高性能环保型聚苯醚复合材料及其制备方法，该高性能环保型聚苯醚复合材料包括如下按重量份数计组分：聚苯醚树脂100，聚苯乙烯树脂66～100，弹性体5～10，主阻燃剂10～20，助阻燃剂0～10。本发明的高性能环保型聚苯醚复合材料，采用了环保型阻燃剂，避免了在燃烧过程中会产生的溴代喃和二噁英的问题；本发明采用了简单的操作工艺与设备，得到了阻燃性可达UL94V－0级，综合性能良好的聚苯醚复合材料，可广泛应用于办公设备、电子电器等行业。

Description

一种高性能环保型阻燃聚苯醚复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料及其成型加工领域，特别涉及一种高性能环保型阻燃聚苯醚复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子电气、通讯、汽车行业的迅速发展，高分子合成材料愈来愈多地应用于国民经济各个部门和人民生活的各个方面，同时由于这些材料被引燃而导致的火灾日益频繁，燃烧时产生的大量有毒气体和烟雾，也严重危害着人们的生命财产安全。

聚苯醚PPO是一种具有良好力学性能、热性能及电气性能等的难燃工程塑料，但因其熔体粘度高，必须经过改性处理以合金的形式来应用，被广泛用于汽车、电子电气、家用电器、办公电器、精密机械、液体输送设备、纺织器材等。然而在加入各种助剂获得良好新性能的同时，也严重损害了复合材料的阻燃性能。在提高复合材料的阻燃性能方面，含卤(特别是溴系)阻燃聚合物体系因其突出的阻燃效果，在阻燃聚合物市场中占有绝对的统治地位。但随着研究的深入，发现含卤的阻燃电子电器塑料器件在遇火燃烧或焚烧回收处理中会释放大量烟雾及含溴化氢(HBr)的腐蚀性气体。浓烟将迅速导致火灾现场人员窒息并增大消防救援的难度，而腐蚀性气体将导致火灾现场及附近的电子电器设备因酸腐蚀而全部废弃；其次，含卤阻燃剂在生产、运输、储藏、应用及废弃产品的回收全过程中，仍然存在产物在环境中的毒性积累及致癌物质溴代喃和二噁英的问题。因此阻燃材料的开发工作越来越侧重于无卤、低烟、低毒、高效。

发明内容

为克服上述现有聚苯醚复合材料存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种具有环保阻燃等级达到UL94V-0级、综合性能良好的高性能环保型阻燃聚苯醚复合材料。

本发明的另一个目的是提供上述高性能环保型聚苯醚复合材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高性能环保型聚苯醚复合材料，包括如下按重量份数计组分：聚苯醚树脂100，聚苯乙烯树脂66～100，弹性体5～10，主阻燃剂10～20，助阻燃剂0～10。

所述聚苯醚树脂的比浓粘度在0.38～0.53dl/g。

所述聚苯乙烯树脂是常用的流动性较好的聚苯乙烯GPPS或抗冲级聚苯乙烯，特别优选橡胶改性的高抗冲聚苯乙烯树脂。

所述弹性体为含苯乙烯单元的嵌段聚合物，如苯乙烯-异戊二烯嵌段接枝共聚物(SBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-丙烯腈共聚物(MABS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、马来酸酐-苯乙烯接枝共聚物(PS-g-MA)或苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶(EPDM-g-St/BA)等，特别优选经氢化处理不含不饱和结构的聚合物，如SEBS，它是以聚苯乙烯为未端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性共聚物。

所述主阻燃剂包括固体状的主阻燃剂或液体状的主阻燃剂；所述固体状的主阻燃剂包括磷酸三苯酯(TPP)、间苯二酚-双(2，6-二甲苯基)磷酸酯(RXP)或十溴二苯乙烷(DBDPE，环保型溴类物质)等中的任意一种；所述液体状的主阻燃剂包括间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(RDP)、双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP)或季戊四醇螺环磷酸酯(PSDPP)等中的任意一种。所述主阻燃剂为有机磷酸酯类物质或环保型溴类物质，所述有机磷酸酯类物质包括磷酸三苯酯(TPP固态)、间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(RDP液态)、双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP液态)、间苯二酚-双(2，6-二甲苯基)磷酸酯(RXP固态)或季戊四醇螺环磷酸酯(PSDPP液态)等中的任意一种，所述环保型溴类物质包括十溴二苯乙烷(DBDPE固态)。其中液体状的磷酸酯类阻燃剂还可同时起到增塑剂的功能。

所述助阻燃剂为氢氧化镁、云母、三氧化二锑或经有机化处理的纳米蒙脱土等中的任意一种，所述经有机处理化的纳米蒙脱土的层间距为2.5～3.8nm。

上述高性能环保型聚苯醚复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂、弹性体、主阻燃剂和助阻燃剂，加入到双螺杆挤出机中，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。所述的双螺杆挤出机的长径比为24～40，加工温度控制在230～270℃之间。所述聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂、弹性体、主阻燃剂和助阻燃剂按重量份数计为：聚苯醚树脂100，聚苯乙烯树脂66～100，弹性体5～10，主阻燃剂10～20，助阻燃剂0～10。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明的聚苯醚复合材料，采用了环保型阻燃剂，避免了在燃烧过程中会产生的溴代喃和二噁英的问题；本发明所利用的阻燃剂属于无卤环保型产品，可有效使聚苯醚复合材料阻燃性能提高。

2、本发明采用了简单的操作工艺与设备，得到了阻燃性可达UL94V-0级，综合性能良好的聚苯醚复合材料，可广泛应用于办公设备、电子电器等行业。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度在0.41dl/g)，100重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，10重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，20重量份固体状的主阻燃剂(TPP)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

本实施例中所使用的原料及配比见表1，相应的测试结果见表2。

实施例2

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度0.38dl/g)，66重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，8重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，在挤出的熔融段将15重量份液体状的主阻燃剂(间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(RDP))通过全封闭的可准确计量的针孔喷射液体泵装置加入到双螺杆挤出机，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

实施例3

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度0.53dl/g)，66重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，5重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，在挤出的熔融段将11重量份液体状的主阻燃剂(间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(RDP))通过全封闭的可准确计量的针孔喷射液体泵装置加入到双螺杆挤出机，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

实施例4

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度在0.41dl/g)，100重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，10重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，在挤出的熔融段将20重量份液体状的主阻燃剂(间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(RDP))通过全封闭的可准确计量的针孔喷射液体泵装置加入到双螺杆挤出机，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

实施例5

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度在0.41dl/g)，100重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，10重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，在挤出的熔融段将20重量份液体状的主阻燃剂(双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP))通过全封闭的可准确计量的针孔喷射液体泵装置加入到双螺杆挤出机，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

实施例6

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度在0.41dl/g)，100重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，10重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，15重量份固体状的主阻燃剂(磷酸三苯酯(TPP))和7.5重量份助阻燃剂(氢氧化镁)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

实施例7

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度在0.41dl/g)，100重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，10重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，15重量份固体状的主阻燃剂(磷酸三苯酯(TPP))和7.5重量份助阻燃剂(云母)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

实施例8

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度在0.41dl/g)，100重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，10重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，15重量份固体状的主阻燃剂(磷酸三苯酯(TPP))和3.5重量份助阻燃剂(经有机处理化的纳米蒙脱土，其层间距为2.5～3.8nm)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

实施例9

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度在0.41dl/g)，100重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，10重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，5重量份助阻燃剂(氢氧化镁)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，在挤出的熔融段将15重量份液体状的主阻燃剂(间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(RDP))通过全封闭的可准确计量的针孔喷射液体泵装置加入到双螺杆挤出机，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

实施例10

将100重量份聚苯醚树脂(比浓粘度在0.41dl/g)，100重量份高抗冲聚苯乙烯树脂，10重量份弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，19重量份固体状的主阻燃剂(十溴二苯乙烷(DBDPE))和10重量份助阻燃剂(三氧化二锑)，在高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，包装，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料。反应过程中严格控制挤出机各段温度在230～270℃之间，并开启真空设备进行排气，双螺杆挤出机的长径比为24～40。双螺杆挤出机配有一套全封闭型准确计量的针孔喷射的液体泵装置和可以进行精确温度控制和真空排气的设备。

表1 各实施例的具体配方

表2 各实施例测试结果

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种高性能环保型聚苯醚复合材料，其特征在于：所述高性能环保型聚苯醚复合材料包括如下按重量份数计组分：聚苯醚树脂100，聚苯乙烯树脂66～100，弹性体5～10，主阻燃剂10～20，助阻燃剂0～10；

所述聚苯醚树脂的比浓粘度在0.38～0.53dl/g；

所述聚苯乙烯树脂是高抗冲聚苯乙烯树脂；

所述弹性体为含苯乙烯单元的嵌段聚合物，所述弹性体为苯乙烯-异戊二烯嵌段接枝共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、马来酸酐-苯乙烯接枝共聚物或苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶；

所述主阻燃剂包括固体状的主阻燃剂或液体状的主阻燃剂；所述固体状的主阻燃剂包括磷酸三苯酯、间苯二酚-双(2，6-二甲苯基)磷酸酯或十溴二苯乙烷中的任意一种；所述液体状的主阻燃剂包括间苯二酚-双(磷酸二苯酯)、双酚A-双(磷酸二苯酯)或季戊四醇螺环磷酸酯中的任意一种。

2、根据权利要求1所述的一种高性能环保型聚苯醚复合材料，其特征在于：所述弹性体为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。

3、根据权利要求1所述的一种高性能环保型聚苯醚复合材料，其特征在于：所述助阻燃剂为氢氧化镁、云母、三氧化二锑或经有机化处理的纳米蒙脱土中的任意一种。

4、根据权利要求3所述的一种高性能环保型聚苯醚复合材料，其特征在于：所述经有机处理化的纳米蒙脱土的层间距为2.5～3.8nm。

5、权利要求1所述的高性能环保型聚苯醚复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂、弹性体、主阻燃剂和助阻燃剂，加入到双螺杆挤出机中，混炼，挤出，冷却，干燥，造粒，即得到高性能环保型聚苯醚复合材料；所述的双螺杆挤出机的长径比为24～40，加工温度控制在230～270℃之间；所述聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂、弹性体、主阻燃剂和助阻燃剂按重量份数计为：聚苯醚树脂100，聚苯乙烯树脂66～100，弹性体5～10，主阻燃剂10～20，助阻燃剂0～10。