CN101503553B - 一种蛭石复配阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以蛭石为阻燃添加剂制备的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料，该复合材料是由粉碎到100～500目的蛭石粉体与无卤阻燃剂以1∶1～1∶10的质量比混合形成蛭石复合阻燃剂；再将蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶1～1∶5的质量比密炼、注塑而得。所述无卤阻燃剂为红磷与膨胀石墨及三聚氰胺的复配物。本发明的复合阻燃材料，价格低廉，制备工艺简单，且有较好的阻燃性能，氧指数均大于27，达到难燃材料的要求。
Description
技术领域
本发明属于高分子阻燃材料应用技术领域，涉及一种无卤阻燃聚苯乙烯复合材料，尤其涉及一种以蛭石为阻燃添加剂制备的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。
背景技术
随着合成材料在各个领域的应用越来越广泛，对材料的阻燃化要求也越来越高。近年来，许多国家都对各种材料和制品制定了相应的阻燃规定，以确保国家和人民的生命财产安全。但在提高材料阻燃性的同时必须减少材料在燃烧和热裂解时生成的有毒气体量和烟量。据统计，火灾中的死亡事故有80％左右是由于火灾前期材料热裂解时产生的有毒气体和烟窒息造成的。国内塑料所用阻燃剂近80％为含卤阻燃剂，而现有的阻燃体系通常都会增加有毒气体和烟的生成量(如卤-锑体系)。为了适应国际上对无卤阻燃塑料的需要，减少使用或不使用含卤阻燃剂必将成为阻燃塑料行业的发展趋势。
高抗冲聚苯乙烯是应用最广的塑料品种之一。由于高抗冲聚苯乙烯(HIPS)具有来源丰富、合成工艺简单、透明、可加工性好、电绝缘性好、易着色、价格低廉等优点，在电子电器、建筑材料、交通等方面得到广泛应用。高抗冲聚苯乙烯材料本身易燃，一旦点燃，不易熄灭，并在燃烧过程中释放出大量烟雾及有害气体。为提高其安全性在应用前一般都要对其进行阻燃处理，提高其阻燃性能。利用含卤阻燃剂十溴联苯醚等虽能够对高抗冲聚苯乙烯取得良好的阻燃效果，但是由于含卤阻燃剂有毒，燃烧时会产生极有害的气体和烟雾，造成所谓“二次灾害”的严重后果。因此，在高聚物的阻燃研究转向无卤化方向的大趋势下，高抗冲聚苯乙烯的阻燃无卤化也不可避免。
蛭石矿产是我国有潜在优势的非金属矿产之一。蛭石是结构单元层为2∶1型，层间具有水分子及可交换性阳离子的三八面体或二八面体铝硅酸盐矿物，它的片层结构可以在燃烧时对热和氧有阻隔作用，对催化聚合物成炭有一定作用，与红磷，膨胀石墨，三聚氰胺共同作用形成的炭层对聚合物有很好的阻断热传递的能力。由于它价格低廉且有较好阻隔的功能，这些特点使其成为了制备理想的绿色无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯材料的理想阻燃添加剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种以蛭石为阻燃添加剂制备的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。
本发明的蛭石复配阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料，是由粉碎到100～500目的蛭石粉体与无卤阻燃剂以1∶1～1∶10的质量比混合形成蛭石复合阻燃剂；再将蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶1～1∶5的质量比密炼、注塑而得。
所述无卤阻燃剂为红磷与膨胀石墨及三聚氰胺的复配物。
所述无卤阻燃剂为膨胀石墨与红磷以1∶1～1∶5的质量比混合复配而成。
所述无卤阻燃剂为膨胀石墨、红磷及三聚氰胺以1∶1∶0.5～1∶5∶6的质量比混合复配而成。
本发明蛭石复配阻燃剂的制备，可以是先将红磷与膨胀石墨及三聚氰胺混合均匀形成复配物，再将该复配物与蛭石粉体混合形成蛭石复合阻燃剂；页可以将红磷、膨胀石墨、三聚氰胺与蛭石粉体直接混合，形成蛭石复合阻燃剂。
大量实验证明，蛭石粉体与高抗冲聚苯乙烯的质量比控制在1∶10～1∶20的范围内，对高抗冲聚苯乙烯的性质和各项性能指标的影响不大。而且如果和其它阻燃剂共同使用能产生很好的协效作用，减小其它阻燃剂的用量。这主要是由于蛭石矿产为层状结构的硅酸盐，层间具有水分子及可交换性的阳离子，水分子以氢键与结构层表面的桥氧相联，在水分子层内彼此又以弱的氢键相互连结。部分水分子围绕层间阳离子形成配位八面体，形成水合络离子，在结构中占有固定的位置；部分水分子呈游离状态。这种结构特点使蛭石在燃烧时释放出水，产生的水能与红磷等共同作用，而且它的片层结构对挥发物，氧气，热都有一定的阻隔作用，因此产生了很好的阻燃作用。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的复合阻燃材料以天然矿物蛭石为阻燃添加剂，并与其它阻燃剂复配和高抗冲聚苯乙烯混合密炼而成，具有较高的氧指数，有良好的阻燃性能。经测定本发明中的复合阻燃材料的氧指数达到27以上，达到难燃材料的要求。
2、由于蛭石矿产的片层结构，复合阻燃材料在遇火燃烧时，会在聚合物表面形成炭质覆盖层，生成的封闭结构碳质泡沫层具有隔热、隔氧、阻止可燃气体挥发等功效。
3、本发明中的复合阻燃剂以蛭石和无卤物其他阻燃剂复配得到，制备的阻燃材料是一种环保、高阻燃性的新型阻燃材料。
4、蛭石复合阻燃剂中的各组分都是市场上常见的阻燃剂，原料来源广泛，价格低廉，有效的降低了阻燃材料的制造成本，而且加工工艺简单，适合工业化推广生产，对阻燃材料的推广具有一定的优势。
具体实施方式
下面通过实例进一步说明蛭石复配阻燃剂制备高抗冲聚苯乙烯复合材料的阻燃效果：
实施例1：将天然蛭石原矿精选后粉碎至100～500目，再将蛭石粉体与红磷，膨胀石墨以1∶1∶0.3的重量比在高速混合机中充分混合均匀得复配阻燃剂；然后将所得复配阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶2.5的重量比在密炼机中混炼，然后以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得高抗冲聚苯乙烯复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到27.0，燃烧性能为UL94-V2级。
实施例2：将粉碎至100～500目的天然蛭石粉体与红磷、膨胀石墨以1∶1∶0.3的重量比在高速混合机中充分混合均匀得复配阻燃剂；再将所得复配阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶2的重量比在密炼机中混炼，然后以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得高抗冲聚苯乙烯复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.0，燃烧性能为UL94-V1级。
实施例3：将粉碎至100～500目的天然蛭石粉体与红磷、膨胀石墨、三聚氰胺以1∶1∶0.7∶0.8的重量比在高速混合机中充分混合均匀得复配阻燃剂；再将所得复配阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶3的重量比在密炼机中混炼，然后以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得高抗冲聚苯乙烯复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到27.1，燃烧性能为UL94-V2级。
实施例4：将粉碎至100～500目的天然蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶1∶0.7∶0.8的重量比在高速混合机中充分混合均匀得复配阻燃剂；再将所得复配阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶2.5的重量比在密炼机中混炼，然后以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得高抗冲聚苯乙烯复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到27.5，燃烧性能为UL94-V1级。
实施例5：将粉碎至100～500目的天然蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶1∶0.7∶0.8的重量比在高速混合机中充分混合均匀得复配阻燃剂；再将所得复配阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶2的重量比在密炼机中混炼，然后以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得高抗冲聚苯乙烯复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到27.8，燃烧性能为UL94-V1级。
实施例6：将粉碎至100～500目的天然蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶1∶0.7∶0.8的重量比在高速混合机中充分混合均匀得复配阻燃剂；再将所得复配阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶1.5的重量比在密炼机中混炼，然后以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得高抗冲聚苯乙烯复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.5，燃烧性能为UL94-V0级。
实施例7：将粉碎至100～500目的蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶1.7∶1.4∶0.8的重量比在高速混合机中充分混合得蛭石复合阻燃剂；再将所得蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶3的重量比在密炼机中混炼，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。经测定，其氧指数可达到27.5，燃烧性能为UL94-V2级。
实施例8：将粉碎至100～500目的蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶1.7∶1.4∶0.8的重量比在高速混合机中充分混合得蛭石复合阻燃剂；再将所得蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶2.5的重量比在密炼机中混炼、并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。经测定，其氧指数可达到27.8，燃烧性能为UL94-V1级。
实施例9：将粉碎至100～500目的蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶1.7∶1.4∶0.8的重量比在高速混合机中充分混合得蛭石复合阻燃剂；再将所得蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶2的重量比在密炼机中混炼，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。经测定，其氧指数可达到28.2，燃烧性能为UL94-V1级。
实施例10：将粉碎至100～500目的蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶1.7∶1.4∶0.8的重量比在高速混合机中充分混合得蛭石复合阻燃剂；再将所得蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶1.5的重量比在密炼机中混炼，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。经测定，其氧指数可达到29.5，燃烧性能为UL94-V0级。
实施例11：将粉碎至100～500目的蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶2.4∶2.4∶1.2的重量比在高速混合机中充分混合得蛭石复合阻燃剂；再将所得蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶3的重量比在密炼机中混炼，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。经测定，其氧指数可达到27.6，燃烧性能为UL94-V1级。
实施例12：将粉碎至100～500目的蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶2.4∶2.4∶1.2的重量比在高速混合机中充分混合得蛭石复合阻燃剂；再将所得蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶2.5的重量比在密炼机中混炼，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。经测定，其氧指数可达到27.9，燃烧性能为UL94-V1级。
实施例13：将粉碎至100～500目的蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶2.4∶2.4∶1.2的重量比在高速混合机中充分混合得蛭石复合阻燃剂；再将所得蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶2的重量比在密联机中混炼，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。经测定，其氧指数可达到28.2，燃烧性能为UL94-V1级。
实施例14：将粉碎至100～500目的蛭石粉体与红磷，膨胀石墨、三聚氰胺按1∶2.4∶2.4∶1.2的重量比在高速混合机中充分混合得蛭石复合阻燃剂；再将所得蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶1.5的重量比在密炼机中混炼，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料。经测定，其氧指数可达到29.0，燃烧性能为UL94-V0级。
Claims (2)
1.一种蛭石复配阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料，是由粉碎到100～500目的蛭石粉体与无卤阻燃剂以1∶1～1∶10的质量比混合形成蛭石复合阻燃剂；再将蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1∶1～1∶5的质量比密炼、注塑而得；所述无卤阻燃剂为红磷与膨胀石墨及三聚氰胺的复配物。
2.如权利要求1所述蛭石复配阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂为膨胀石墨、红磷及三聚氰胺以1∶1∶0.5～1∶5∶6的质量比混合复配而成。
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