CN101875745A - 含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物及其制备方法。本发明的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，由如下组分和重量百分数组成：苯乙烯类聚合物70～91％，阻燃剂6～18％，阻燃增效剂2～7％，抑烟剂0.5～15％。本发明的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，保持了现有技术中阻燃苯乙烯类聚合物阻燃效率高、综合性能优异等特点外，烟密度能够降低30～50％，可广泛应用于显示器、家电、办公设备等制品，特别是这些制品在公共场所中使用时，能有效降低火灾过程中因其燃烧而产生的潜在危害。

Description

含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高抗冲聚苯乙烯树脂改性技术领域，更具体的说，涉及一种含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类树脂复合物及其制备方法。
背景技术
苯乙烯类聚合物主要包括以下树脂：高抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯腈-苯乙烯-氯化聚乙烯接枝共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物、三元乙丙橡胶-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。其中以高抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物在市场上用量最大。
聚苯乙烯(PS)是由德国I.G法本公司(BASF公司前身)于1930年实现工业化。作为五大通用塑料之一，它具有成形性优良、质硬、透明、刚性、电绝缘性、低吸湿性、容易染色和价格低廉等优点。高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是在PS中掺入少量弹性体后产生出来的，其克服了聚苯乙烯性脆的缺点，因而广泛应用于家电、仪表、办公设备、日用品、包装、玩具等行业。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)是聚丁二烯橡胶与单体苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚物，ABS树脂具有比HIPS更好的机械性能，具有抗冲击性、高刚性、耐油性、耐低温性、耐化学药品性，电气性能优良，易于加工，尺寸稳定性和表面光泽度良好，是一种用途极为广泛的热塑性工程塑料，广泛应用于机械工业、汽车工业、电子电器工艺、仪器仪表工业等。
丙烯腈-苯乙烯-氯化聚乙烯接枝共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物、三元乙丙橡胶-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物是三种取代了易老化的丁二烯的耐老化型ABS。甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物是一种透明的ABS聚合物。这几种苯乙烯类聚合物主要用于耐候性能要求高或有透明要求的特殊产品。
苯乙烯类聚合物容易燃烧，现有的阻燃改性技术已经能较好地解决苯乙烯类聚合物的阻燃问题，可以根据需要提供环保的、高耐候的、与环境相容性好、无二噁暎/二呋喃问题，热稳定性好、加工性能良好的阻燃苯乙烯类聚合物复合物。这些阻燃改性技术主要有两大类：一类是有卤阻燃，例如加入含溴的阻燃剂和氧化锑阻燃协效剂来达到阻燃效果；另一类是无卤阻燃，例如加入含磷、含氮阻燃剂和成炭剂。由于第一类(有卤阻燃)阻燃技术成本相对较低，阻燃效率高，是目前应用最广泛的技术。
经过调查研究发现，火灾时产生伤亡大多并非因为火焰烧伤所导致，对人们生命危害更大的是烟雾，因为烟雾可令产生窒息、降低能见度而不容易逃生并且还产生高温热辐射，可见，对聚合物的抑烟和阻燃同样重要。苯乙烯类聚合物不但容易燃烧，而且由于其含有苯环以及不饱和的双键，燃烧时产生大量的浓烟，现有的有卤阻燃的改性技术是一种在气相中进行阻燃作用的技术，即在气相中中断或延缓可燃气体的燃烧反应，这种技术并没有减少遇火时产生的烟量，并且还附带产生含卤素的气体。例如，目前应用广泛的溴-锑系阻燃阻燃级别为UL94V-0级的阻燃HIPS或阻燃ABS，根据《GB-T 8627-1999建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》测试的烟密度等级(SDR)都高于85，在火灾发生过程中，虽然其阻燃性能达到UL94V-0级，但其高的烟密度等级仍会带来很大的潜在危害。因此，阻止或减少聚合物在燃烧过程中产生的烟雾，具有很强的使用价值。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种阻燃性能好、烟密度等级低的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物。
本发明的另一目的是提供上述复合物的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，由如下组分和重量百分数组成：苯乙烯类聚合物70～91％，阻燃剂6～18％，阻燃增效剂2～7％，抑烟剂0.5～15％。
在上述含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物中，还可以添加加工助剂0.1～1.5重量％，抗氧剂0.1～1.5重量％。
上述苯乙烯类聚合物包括高抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯腈-苯乙烯-氯化聚乙烯接枝共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物、三元乙丙橡胶-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
上述阻燃剂包括十溴二苯乙烷、溴代三嗪、溴化环氧齐聚物、四溴双酚A、乙基-双(多溴邻苯二甲酰亚胺)类化合物阻燃剂和/或这些化合物的混合物。
上述阻燃增效剂为三氧化二锑、锑酸盐、聚四氟乙烯、亚磷酸酯类中的一种或几种的混合物。三氧化二锑、锑酸盐是溴系阻燃剂的协效剂，能提高阻燃体系阻燃效率，聚四氟乙烯起到防止滴落的作用，而亚磷酸酯类助剂在燃烧时有防止余燃的作用。
上述抑烟剂为钼化合物、铋化合物、锌化合物、铝化合物、镁化合物、铁化合物、锡化合物的一种或几种的混合物。其中钼化合物为三氧化钼、钼酸钠、钼酸钙、钼酸锌、四钼酸铵、五钼酸铵、七钼酸铵、八钼酸铵或八钼酸三聚氰胺；铋化合物为氢氧化铋、铋盐；锌化合物为氧化锌、硼酸锌或偏硼酸锌；铝化合物为氢氧化铝、水滑石、类水滑石、硅铝酸纳或晶体硅铝酸盐；镁化合物为氧化镁或氢氧化镁；铁化合物为二茂铁、苯甲酰二茂铁或乙酰丙酮铁；锡化合物为氧化锡、锡酸锌、锡酸钠或锡酸镁。
上述加工助剂为脂肪酸酰胺、脂肪酸类复合物、石蜡、白矿油、有机硅油、α-甲基苯乙烯中的一种或多种混合物，加工时可以有效改善各组分的分散性，降低塑料熔体与金属表面的黏附力以及塑料熔体的内摩擦，有利于提高复合物的熔体流动速率，有利于解决注塑时制件中出现的熔接痕、脱模困难等问题。
上述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类、含硫酯类、金属钝化剂中的一种或几种的混合物，其中适合于本体系的酚类抗氧剂为2，4，6-三叔丁基苯酚、2，2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)；亚磷酸酯类抗氧剂为亚磷酸三(壬基苯基)或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)脂(抗氧剂168)；含硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂或硫代二丙酸二(十八)脂；金属钝化剂类抗氧剂为N，N-二乙酰基己二酰基二酰肼、N-亚水杨基-N-水杨基酰肼或双水杨酰肼。加入抗氧剂的目的一是提高复合材料的热稳定性，防止复合物材料在挤出造粒或注塑制件过程中降解；另一目的是提高复合物的长期老化性能。
本发明的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物的制备方法，其步骤是：先将苯乙烯类聚合物、阻燃剂、阻燃协效剂、抑烟剂、加工助剂和抗氧剂经高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混练、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。螺杆各区温度应保持在170～250℃之间，双螺杆挤出机的长径比为32～40，螺杆转速为260～500转/分钟。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，保持了现有技术中阻燃苯乙烯类聚合物阻燃效率高、综合性能优异等特点外，烟密度能够降低30％～50％，可广泛应用于显示器、家电、办公设备等制品，特别是这些制品在公共场所中使用时，能有效降低火灾过程中因其燃烧而产生的潜在危害。
具体实施方式
本发明的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物的制备方法，其步骤是：先将苯乙烯类聚合物、阻燃剂、阻燃协效剂、抑烟剂、加工助剂和抗氧剂经高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混练、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。螺杆各区温度应保持在200℃，双螺杆挤出机的长径比为40，螺杆转速为350转/分钟。
按照上述的制备方法，本实施例采用的苯乙烯类聚合物为HIPS(雪佛龙菲利普斯生产的PS MA5210)和ABS(台湾奇美公司生产的PA-757)，阻燃剂为十溴二苯乙烷和四溴双酚A，阻燃协效剂为三氧化二锑，抑烟剂为八钼酸铵，加工助剂为白矿油，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168。其具体及所得复合物的性能测试结果见表1。
表1实施例的配方表及复合物的性能测试结果
Figure GSA00000075725000061
实施例1是在对比例1的基础上加入了2重量％的抑烟剂八钼酸铵，烟密度等级(SDR)从89.0下降到72.5，说明加入抑烟剂后阻燃HIPS的烟密度等级得到有效降低。在对比例2和实施例2中同样看出加入抑烟剂后阻燃ABS的烟密度等级有明显降低。

Claims (10)

1.一种含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，其特征在于由如下组分和重量百分数组成：苯乙烯类聚合物70～91％，阻燃剂6～18％，阻燃增效剂2～7％，抑烟剂0.5～15％。
2.根据权利要求1所述的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，其特征在于含有加工助剂0.1～1.5重量％和抗氧剂0.1～1.5重量％。
3.根据权利要求1所述的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，其特征在于所述苯乙烯类聚合物为高抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯腈-苯乙烯-氯化聚乙烯接枝共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物、三元乙丙橡胶-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，其特征在于所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴代三嗪、溴化环氧齐聚物、四溴双酚A、乙基-双(多溴邻苯二甲酰亚胺)类化合物阻燃剂中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，其特征在于所述阻燃增效剂为三氧化二锑、锑酸盐、聚四氟乙烯、亚磷酸酯类中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，其特征在于所述抑烟剂为钼化合物、铋化合物、锌化合物、铝化合物、镁化合物、铁化合物、锡化合物的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，其特征在于所述钼化合物为三氧化钼、钼酸钠、钼酸钙、钼酸锌、四钼酸铵、五钼酸铵、七钼酸铵、八钼酸铵或八钼酸三聚氰胺；铋化合物为氢氧化铋或铋盐；锌化合物为氧化锌、硼酸锌或偏硼酸锌；铝化合物为氢氧化铝、水滑石、类水滑石、硅铝酸纳或晶体硅铝酸盐；镁化合物为氧化镁或氢氧化镁；铁化合物为二茂铁、苯甲酰二茂铁或乙酰丙酮铁；锡化合物为氧化锡、锡酸锌、锡酸钠或锡酸镁。
8.根据权利要求1所述的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，其特征在于所述加工助剂为脂肪酸酰胺、脂肪酸类复合物、石蜡、白矿油、有机硅油、α-甲基苯乙烯中的一种或多种混合物。
9.根据权利要求1所述的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物，其特征在于所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类、含硫酯类、金属钝化剂中的一种或几种的混合物；
所述酚类抗氧剂为2，4，6-三叔丁基苯酚、2，2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；亚磷酸酯类抗氧剂为亚磷酸三(壬基苯基)或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)脂；含硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂或硫代二丙酸二(十八)脂；金属钝化剂类抗氧剂为N，N-二乙酰基己二酰基二酰肼、N-亚水杨基-N-水杨基酰肼或双水杨酰肼。
10.权利要求1所述的含有抑烟剂的阻燃苯乙烯类聚合物复合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：先将苯乙烯类聚合物、阻燃剂、阻燃协效剂、抑烟剂、加工助剂和抗氧剂经高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混练、挤出、冷却、干燥、切粒和包装；螺杆各区温度应保持在170～250℃之间，双螺杆挤出机的长径比为32～40，螺杆转速为260～500转/分钟。
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