CN102408659A - 无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂 - Google Patents

无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂 Download PDF

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Abstract

一种高分子材料技术领域的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，该树脂包括如下重量份数的各组分：高抗冲聚苯乙烯树脂70～90、聚苯醚10～30、磷酸酯阻燃剂3.0～20、增韧剂1.0～5.0、环氧型增塑剂0.1～5.0、抗氧剂0.2～1.0、润滑剂0.2～2.0。本发明采用PPO、磷酸酯类阻燃剂、环氧类增塑剂组成协同阻燃体系阻燃效率高，机械性能优异。

Description

无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂。
背景技术
由于具有优异的加工性能，冲击韧性，电绝缘性能等，高抗冲聚苯乙烯系树脂（HIPS）广泛应用于如家用电器、打印机复印机等办公设备及电子电器等领域。HIPS应用场合对其阻燃性提出了较高的要求，通常需要达到UL94 V0级。
苯乙烯系树脂如HIPS和ABS氧指数只有18.0，均属于易燃材料。由溴系阻燃剂、锑系阻燃助剂及HIPS制备的有卤阻燃HIPS树脂已被广泛地接受与使用。涉及的溴系阻燃剂主要包括四溴双酚A，十溴二苯乙烷、2，4，6-三溴三苯氧基-1，3，5-三嗪、溴化环氧低聚物等，锑系助燃助剂主要为三氧化二锑和五氧化二锑。虽然卤锑阻燃的HIPS能够赋予树脂优异的阻燃性能，机械性能及加工性能，但是其在加工过程产生的卤化氢可能会对模具产生一定的腐蚀性，而且有卤阻燃树脂的燃烧产物通常被认为含有对环境和人体有害的剧毒物质。
响应环保要求无卤阻燃HIPS树脂应用而生。通常采用的磷酸酯酯类无卤阻燃剂对HIPS的阻燃效率不高，难以达到V-0级，通常只能开发V-2级的无卤阻燃HIPS产品。由于大量添加的磷酸酯类阻燃剂具有明显的增塑作用，导致了HIPS树脂耐热性能的恶化。开发V-2级无卤阻燃HIPS需考虑尽可能促进熔滴，降低磷酸酯类阻燃剂含量来获得均衡的耐热性能和阻燃性能。LG公司的专利（CN200680001191）描述了在阻燃HIPS体系中添加脂肪族酰胺作为熔体滴落增强剂能够促进熔滴，改善阻燃性的方法。改善无卤阻燃HIPS耐热性的另一种比较常用的方案是添加少量的完全与HIPS相容的聚苯醚，既可以提高耐热性，也能提高阻燃性，但是会损失一定的加工性能，特别是会对成型大尺寸的LCD后壳之类制件产生一定的影响，而且也会相应带来增加成本的劣势。
环氧大豆油通常作为增塑剂在PVC使用，以提高其加工性能，常温下为无毒无味的液体，其相对分子量为1000左右，大大高于普通增塑剂或润滑剂的分子量，因此它在塑料制品中耐挥发，不易迁移，不易散失，而且其本身具有优异的光稳定性、热稳定性、耐水性、耐油性等特点。而且环氧增塑剂含有较高含量的环氧基团，其与磷酸酯阻燃剂具有明显的协同成炭作用，在促进熔滴的同时可以大幅提高阻燃性能。
发明内容
本发明的目的是在针对现有技术难以提供具有良好耐热性能、阻燃性能、表观性能
及加工性能的高抗冲聚苯乙烯系树脂，提供一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂。
本发明的目的通过以下技术方案来实现，本发明涉及的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，该树脂包括如下重量份数的各组分：
高抗冲聚苯乙烯树脂           70～90
聚苯醚                       10～30
磷酸酯阻燃剂                3.0～20
增韧剂                      1.0～5.0
环氧型增塑剂                0.1～5.0
抗氧剂                      0.2～1.0
         润滑剂                      0.2～2.0。
优选地，所述高抗冲聚苯乙烯树脂，其熔体流动速率为3～15g/10min。
优选地，所述聚苯醚为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚，其特性粘度为0.3～0.6dl/g。
优选地，所述磷酸酯阻燃剂为下式所示的芳族磷酸酯：
Figure 201110253834X100002DEST_PATH_IMAGE001
其中，R1、R2、R4、R5分别选自C6～C20的芳香基或烷基取代的芳香基团，R3选自
间苯二酚、双酚-A或氢醌，n为0～6。
优选地，所述增韧剂为苯乙烯类嵌段共聚物。
优选地，所述增韧剂为 苯乙烯/丁二烯、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯、苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯、苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯或苯乙烯/乙烯-丙烯/苯乙烯。
优选地，所述环氧型增塑剂为环氧大豆油、环氧棉籽油、环氧米糠油或环氧向日葵油。
优选地，所述环氧型增塑剂为环氧大豆油。
优选地，所述环氧型增塑剂为环氧大豆油季戊四醇酯、环氧大豆油丙二醇酯、环氧大豆油乙二醇酯、羟基化环氧大豆油或环氧大豆油脂肪酸酯；其环氧值为6%～10%，分子量为800～2000。
优选地，所述环氧大豆油其环氧值为8%～10%。
所述无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法包括如下步骤：
(a)按重量份数取各组分；
(b)将高抗冲聚苯乙烯树脂、聚苯醚、磷酸酯阻燃剂、增韧剂、环氧型增塑剂、抗氧剂、润滑剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为170～200℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，最后经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂。
本发明的有益效果如下：本发明采用PPO（聚苯醚）、磷酸酯类阻燃剂、环氧类增塑剂组成协同阻燃体系阻燃效率高，机械性能优异；由于阻燃效率高，磷酸酯类阻燃剂添加量低，树脂具有少量的PPO，该无卤阻燃HIPS（高抗冲聚苯乙烯树脂）的耐热性能明显提升；由于采用的是耐迁移，光稳定性和热稳定性优异的环氧增塑剂，避免了如其他类增塑剂在加工过程中发生迁移、降解损失及影响表观的问题；本发明的环氧增塑剂具有较高的环氧值，而环氧基团与磷酸酯类能够起到协同成炭的作用，大大提升阻燃效果，在增塑促进熔滴的同时还能加速熄灭火焰。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1～9
实施例1～9涉及的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的组分及各组分的重量含量如下表格1～5所示，无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法步骤如下：
(a)按重量份数取各组分；
(b)将高抗冲聚苯乙烯树脂、聚苯醚、磷酸酯阻燃剂、增韧剂、环氧型增塑剂、抗氧剂、润滑剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为170～200℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，最后经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂。
表1
表2
Figure 201110253834X100002DEST_PATH_IMAGE003
表3
Figure 511424DEST_PATH_IMAGE004
表4
表5
Figure 146542DEST_PATH_IMAGE006
对比例1～2
对比例1～2的树脂组分及重量含量见表6，所述树脂的制备方法步骤如下：
(a)按重量份数取各组分；
(b)将各组分在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，最后经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到成品。其中，双螺杆挤出机螺杆的长径比为40，前段温度为170～180℃，中段温度为190～200℃，机头挤出温度为190℃，螺杆转速为300rpm。
表6
Figure 201110253834X100002DEST_PATH_IMAGE007
实施效果
实施例1～9和对比例1～2制备的无卤阻燃HIPS树脂按ASTM标准注塑成各种标准力学性能及UL 94标准的样条进行测试，如表7所示。表8为实施例1～9及对比实施例1～2测试结果，从表2可以看出，通过PPO、PX200及环氧增塑剂的协同阻燃作用，可以大幅提到阻燃效率，获得耐热性、加工流动性、阻燃性及成本优化高度统一的无卤阻燃V-2级HIPS树脂。
表7 物理性能及测试方法对应表
表8 实施例1～9及对比实施例1～2测试结果
综上所述，本发明采用PPO、磷酸酯类阻燃剂、环氧类增塑剂组成协同阻燃体系阻燃效率高，机械性能优异；由于阻燃效率高，磷酸酯类阻燃剂添加量低，树脂具有少量的PPO，该无卤阻燃HIPS的耐热性能明显提升；由于采用的是耐迁移，光稳定性和热稳定性优异的环氧增塑剂，避免了如其他类增塑剂在加工过程中发生迁移、降解损失及影响表观的问题；本发明的环氧增塑剂具有较高的环氧值，而环氧基团与磷酸酯类能够起到协同成炭的作用，大大提升阻燃效果，在增塑促进熔滴的同时还能加速熄灭火焰。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，该树脂包括如下重量份数的各组分：
高抗冲聚苯乙烯树脂           70～90
聚苯醚                       10～30
磷酸酯阻燃剂                3.0～20
增韧剂                      1.0～5.0
环氧型增塑剂                0.1～5.0
抗氧剂                      0.2～1.0
         润滑剂                      0.2～2.0。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述高抗冲聚苯乙烯树脂，其熔体流动速率为3～15g/10min。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述聚苯醚为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚，其特性粘度为0.3～0.6dl/g。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述磷酸酯阻燃剂为下式所示的芳族磷酸酯：
Figure 201110253834X100001DEST_PATH_IMAGE001
其中，R1、R2、R4、R5分别选自C6～C20的芳香基或烷基取代的芳香基团，R3选自
间苯二酚、双酚-A或氢醌，n为0～6。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述增韧剂为苯乙烯类嵌段共聚物。
6.根据权利要求5所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述增韧剂为  苯乙烯/丁二烯、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯、苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯、苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯或苯乙烯/乙烯-丙烯/苯乙烯。
7.根据权利要求1所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述环氧型增塑剂为环氧大豆油、环氧棉籽油、环氧米糠油或环氧向日葵油。
8.根据权利要求7所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述环氧型增塑剂为环氧大豆油。
9.根据权利要求8所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述环氧型增塑剂为环氧大豆油季戊四醇酯、环氧大豆油丙二醇酯、环氧大豆油乙二醇酯、羟基化环氧大豆油或环氧大豆油脂肪酸酯；其环氧值为6%～10%，分子量为800～2000。
10.根据权利要求9所述的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述环氧大豆油其环氧值为8%～10%。
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