CN101768318A - 一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料及其制备方法属于高分子材料技术领域。本发明所提供的无卤阻燃HIPS复合材料，按重量份，包括HIPS 65-85份、成炭剂PPO 15-35份、阻燃剂MRP 5-20份、增韧剂SEBS 4-15份、助阻燃剂PTFE 0.3-1.5份、助阻燃剂纳米无机填料0.3-1.5份以及抗氧剂0.1-0.5份。其制备方法为：首先将HIPS、助阻燃剂PTFE、助阻燃剂纳米无机填料按一定重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒，制备出HIPS/助阻燃剂母料。然后将HIPS、成炭剂、阻燃剂、增韧剂、HIPS/助阻燃剂母料、抗氧剂按一定重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。本发明所提供的无卤阻燃HIPS复合材料不含卤素，达到高阻燃级别的同时各项力学性能优异。

Description

一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是聚苯乙烯(PS)的改性品种，含有2％～15％的丁苯或顺丁橡胶，与PS相比，具有较高的韧性和冲击强度，并且保留了PS易成型加工的优点，可进行注塑、挤塑、真空吸塑等成型加工，广泛用于家用电器、办公设备、仪器仪表、汽车零部件、日用器具及包装材料等。HIPS的极限氧指数(LOI)为18％，属于易燃性塑料，且燃烧时产生有毒气体和黑烟，限制了其在某些要求阻燃的场合中的使用。随着各国对防火要求日益提高，HIPS的阻燃等级需要达到一个比较高的水平。
为了达到阻燃要求，目前国内市场主要采用含卤素有机物和三氧化二锑(Sb2O3)复配的阻燃剂生产阻燃HIPS。溴系阻燃剂受到二噁英问题的困扰，同时用其溴-锑系统阻燃的高分子材料在热裂解及燃烧时会生成大量的烟尘及腐蚀性气体，目前国外已大量以无卤阻燃剂进行替代。中国工业中高分子材料所用阻燃剂近80％为含卤阻燃剂，特别是以PBDE和PBB为代表的含溴阻燃剂效率高、用量少，中国供出口电子电气类产品中70％～80％都用此类阻燃剂。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素阻燃剂必将成为阻燃塑料行业的发展趋势。
随着人们对环保要求的不断提高，无卤阻燃HIPS材料得到发展，如中国专利申请CN101372548A中公开的一种HIPS复合物，但其存在力学性能偏低的问题。因此，提高无卤阻燃HIPS材料的力学性能是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，而提供一种综合性能优异的无卤阻燃HIPS复合材料及其制备方法。
本发明所提供的无卤阻燃HIPS复合材料，按重量份，包括高抗冲聚苯乙烯(HIPS)65-85份、成炭剂聚苯醚(PPO)15-35份、阻燃剂微胶囊红磷(MRP)5-20份、增韧剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)4-15份、助阻燃剂聚四氟乙烯(PTFE)0.3-1.5份、助阻燃剂纳米无机填料0.3-1.5份以及抗氧剂0.1-0.5份。
本发明所提供的无卤阻燃HIPS复合材料的优选方案，按重量份，包括高抗冲聚苯乙烯(HIPS)70-80份、成炭剂聚苯醚(PPO)20-30份、阻燃剂微胶囊红磷(MRP)8-16份、增韧剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)6-12份、助阻燃剂聚四氟乙烯(PTFE)0.4-0.8份、助阻燃剂纳米无机填料0.4-0.8份以及抗氧剂0.2-0.3份。
所述的纳米无机填料为层状纳米粘土或纳米勃姆石；所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。其中，优选平均粒径为150-200目的聚四氟乙烯PTFE；优选厚为1纳米、长宽为80-160纳米的层状粘土；优选粒径为50-400纳米的勃姆石。
本发明所提供的无卤阻燃HIPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1.制备HIPS/助阻燃剂母料
将HIPS、助阻燃剂PTFE、助阻燃剂纳米无机填料按70-90份、5-15份、5-15份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在170-190℃，双螺杆转速为100-400r/min。
2.制备无卤阻燃HIPS复合材料
将HIPS、成炭剂、阻燃剂、增韧剂、HIPS/助阻燃剂母料、抗氧剂按38-83.6份、15-35份、5-20份、4-15份、2-30份、0.1-0.5份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在190-250℃，双螺杆转速为200-800r/min。
所述的纳米无机填料为层状纳米粘土或纳米勃姆石；所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。其中，优选平均粒径为150-200目的聚四氟乙烯PTFE；优选厚为1纳米、长宽为80-160纳米的层状粘土；优选粒径为50-400纳米的勃姆石。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的无卤阻燃HIPS复合材料不含卤素，达到高阻燃级别的同时各项力学性能优异，适用于制造有阻燃要求的家用电器外壳、办公自动化设备部件、仪器仪表壳体等产品。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
配方：高抗冲聚苯乙烯85重量份，成炭剂聚苯醚15重量份，阻燃剂微胶囊红磷20重量份，增韧剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物15重量份，助阻燃剂聚四氟乙烯1.5份、助阻燃剂纳米粘土1.5份，抗氧剂10100.5份。
制备方法：
1.制备HIPS/助阻燃剂母料
将HIPS、助阻燃剂PTFE、助阻燃剂纳米粘土按70份、15份、15份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在170-190℃，双螺杆转速为100r/min。
2.制备无卤阻燃HIPS复合材料
将HIPS、成炭剂、阻燃剂、增韧剂、HIPS/助阻燃剂母料、抗氧剂按78份、15份、20份、15份、10份、0.5份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在190-250℃，双螺杆转速为800r/min。
实施例2
配方：高抗冲聚苯乙烯65重量份，成炭剂聚苯醚35重量份，阻燃剂微胶囊红磷5重量份，增韧剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物4重量份，助阻燃剂聚四氟乙烯0.3份、助阻燃剂勃姆石0.3份，抗氧剂1010 0.1份。
制备方法：
1.制备HIPS/助阻燃剂母料
将HIPS、助阻燃剂PTFE、助阻燃剂纳米粘土按90份、5份、5份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在170-190℃，双螺杆转速为400r/min。
2.制备无卤阻燃HIPS复合材料
将HIPS、成炭剂、阻燃剂、增韧剂、HIPS/助阻燃剂母料、抗氧剂按59.6份、35份、5份、4份、6份、0.1份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在190-250℃，双螺杆转速为200r/min。
实施例3
配方：高抗冲聚苯乙烯72重量份，成炭剂聚苯醚28重量份，阻燃剂微胶囊红磷10重量份，增韧剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物8重量份，助阻燃剂聚四氟乙烯0.5份、助阻燃剂纳米粘土0.5份，抗氧剂1010 0.2份，抗氧剂168 0.2份。
制备方法：
1.制备HIPS/助阻燃剂母料
将HIPS、助阻燃剂PTFE、助阻燃剂纳米粘土按80份、10份、10份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在170-190℃，双螺杆转速为200r/min。
2.制备无卤阻燃HIPS复合材料
将HIPS、成炭剂、阻燃剂、增韧剂、HIPS/助阻燃剂母料、抗氧剂按68份、28份、10份、8份、5份、0.4份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在190-250℃，双螺杆转速为400r/min。
实施例4
配方：高抗冲聚苯乙烯78重量份，成炭剂聚苯醚22重量份，阻燃剂微胶囊红磷15重量份，增韧剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物11重量份，助阻燃剂聚四氟乙烯0.5份、助阻燃剂勃姆石0.5份，抗氧剂10100.2份，抗氧剂1680.2份。
制备方法：
1.制备HIPS/助阻燃剂母料
将HIPS、助阻燃剂PTFE、助阻燃剂勃姆石按80份、10份、10份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在170-190℃，双螺杆转速为300r/min。
2.制备无卤阻燃HIPS复合材料
将HIPS、成炭剂、阻燃剂、增韧剂、HIPS/助阻燃剂母料、抗氧剂按74份、22份、15份、11份、5份、0.4份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒。机筒各段温度控制在190-250℃，双螺杆转速为600r/min。
表1实施例组分
  编号   树脂   成炭剂   阻燃剂   增韧剂   助阻燃剂   助阻燃剂   抗氧剂
HIPS PPO MRP SEBS PTFE   粘土/勃姆石 1010/168
  编号   树脂   成炭剂   阻燃剂   增韧剂   助阻燃剂   助阻燃剂   抗氧剂
  实施例1   85   15   20   15   1.5   1.5/0   0.5/0
  实施例2   65   35   5   4   0.3   0/0.3   0.1/0
  实施例3   72   28   10   8   0.5   0.5/0   0.2/0.2
  实施例4   78   22   15   11   0.5   0/0.5   0.2/0.2
表2 实施例所得复合材料的性能检测结果
Figure GSA00000027271300041

Claims (6)

1.一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料，其特征在于按重量份，包括高抗冲聚苯乙烯(HIPS)65-85份、成炭剂聚苯醚(PPO)15-35份、阻燃剂微胶囊红磷(MRP)5-20份、增韧剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)4-15份、助阻燃剂聚四氟乙烯(PTFE)0.3-1.5份、助阻燃剂纳米无机填料0.3-1.5份以及抗氧剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料，其特征在于按重量份，包括高抗冲聚苯乙烯(HIPS)70-80份、成炭剂聚苯醚(PPO)20-30份、阻燃剂微胶囊红磷(MRP)8-16份、增韧剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)6-12份、助阻燃剂聚四氟乙烯(PTFE)0.4-0.8份、助阻燃剂纳米无机填料0.4-0.8份以及抗氧剂0.2-0.3份。
3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料，其特征在于所述的纳米无机填料为层状纳米粘土或纳米勃姆石；所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；其中，优选平均粒径为150-200目的聚四氟乙烯PTFE；优选厚为1纳米、长宽为80-160纳米的层状粘土；优选粒径为50-400纳米的勃姆石。
4.一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)制备HIPS/助阻燃剂母料
将HIPS、助阻燃剂PTFE、助阻燃剂纳米无机填料按70-90份、5-15份、5-15份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒；机筒各段温度控制在170-190℃，双螺杆转速为100-400r/min；
(2)制备无卤阻燃HIPS复合材料
将HIPS、成炭剂、阻燃剂、增韧剂、HIPS/助阻燃剂母料、抗氧剂按38-83.6份、15-35份、5-20份、4-15份、2-30份、0.1-0.5份重量配比在高速搅拌下混合均匀后，于双螺杆挤出机中熔融混炼造粒；机筒各段温度控制在190-250℃，双螺杆转速为200-800r/min。
5.根据权利要求4所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于所述的纳米无机填料为层状纳米粘土或纳米勃姆石；所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
6.根据权利要求5所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于其中聚四氟乙烯PTFE的优选平均粒径为150-200目；层状粘土优选厚为1纳米、长宽为80-160纳米；勃姆石优选粒径为50-400纳米。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20100707

Assignee: Jiyuan Lanman Energy-Saving Technology Co., Ltd.

Assignor: Beijing University of Chemical Technology

Contract record no.: 2012990000699

Denomination of invention: Halogen-free flame retarding high-impact polystyrene (HIPS) composite material and preparation method thereof

Granted publication date: 20110810

License type: Exclusive License

Record date: 20120924

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Granted publication date: 20110810

Termination date: 20180205

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