CN102604250B - 一种高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料及其制备方法，所述sPS复合材料，按重量百分含量，由以下组分组成：sPS树脂35-65％；玻璃纤维10-40％；相容剂3-8％；溴类阻燃剂5-15％；协效阻燃剂3-7％；增韧剂5-15％；抗氧化剂0.1-1％；偶联剂0.5-1.5％；润滑剂0.5-1％。本发明制备的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，在原有sPS树脂的基础上，采用玻璃纤维增强阻燃改性sPS树脂，不仅保持了sPS树脂原有的优异性能，而且能有效提高其拉伸强度、弹性模量、热变形温度及尺寸稳定性，同时能达到UL 94 V0阻燃性能，扩大了sPS的应用领域。
Description
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料及其制备方法。
[背景技术]
聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物。采用不同的聚合方法，可以分别合成出无规聚苯乙烯(aPS)，等规聚苯乙烯(iPS)及间规聚苯乙烯(sPS)。
其中通用型聚苯乙烯(aPS)不能结晶，耐热性较差。等规聚苯乙烯(iPS)由于结晶度不高，结晶速率比较慢，一直未能有合适的工业化应用。1985年，日本出光公司使用茂金属催化剂合成出立构规整度较高的sPS，sPS与通用聚苯乙烯相比，有许多优良特性：1.sPS具有高熔点，约270℃；2.结晶度高、结晶速度快；3.耐热性好、耐化学性、尺寸稳定性好和电气性能优良。正是由于sPS具有以上优异的性能，使其应用领域非常广泛，在汽车工业，膜材料，食品容器，电子电器等领域有非常广阔的应用前景。
然而任何一种材料必然有其应用缺陷，sPS也不例外，在具有许多优良性能的背后，sPS分子链刚性较大，导致材料较脆，抗弯抗冲强度低，加工流变性差，从而限制了其应用范围。
[发明内容]
本发明提供了一种高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料及其制备方法，该sPS复合材料在原有sPS树脂的基础上，采用玻璃纤维增强阻燃改性sPS树脂，不仅保持了sPS树脂原有的优异性能，而且能有效提高其拉伸强度、弹性模量、热变形温度及尺寸稳定性，同时能达到UL 94 V0阻燃性能，扩大了sPS的应用领域。
本发明的技术方案是：
一种高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，按重量百分含量，由以下组分组成：
一种如上述所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述所述的重量百分含量称取各个组分；
步骤二、将称取的sPS树脂、相容剂、增韧剂、溴类阻燃剂、协效阻燃剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂混合均匀，得到混合物料；
步骤三、将得到的混合物料加入到双螺杆挤出机的主喂料口，在侧喂料口加入玻璃纤维，经熔融，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆的长径比为40，一区喂料段温度270-300℃，二区压缩段温度为280-310℃，三区计量段温度280-300℃，四区机头温度290-300℃，螺杆转速为450-500r/min。
本发明制备的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，在原有sPS树脂的基础上，采用玻璃纤维增强阻燃改性sPS树脂，不仅保持了sPS树脂原有的优异性能，而且能有效提高其拉伸强度、弹性模量、热变形温度及尺寸稳定性，同时能达到UL 94 V0阻燃性能，扩大了sPS的应用领域。且制备方法采用混炼反应挤出造粒一次性完成的工艺，其工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。
[具体实施方式]
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
其中，在下述各个实施例中，sPS树脂优选日本出光产sPS S100；玻璃纤维优选巨石长玻璃纤维988A；相容剂为马来酸酐-苯乙烯无规共聚物(SMA)，能有效提高复合材料体系的界面相容性，从而提高材料的强度和韧性，优选为MPC1501；增韧剂为氢化苯乙烯-丁二烯接枝共聚物，能够降低复合材料脆性和提高复合材料抗冲击性能，优选SEBS YH-501；溴类阻燃剂为芳香族溴类阻燃剂，能有效提高材料的防火性能，使产品满足电子电器产品对阻燃的要求，优选由十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯或溴化环氧中一种或多种复配而成；协效阻燃剂为三氧化二锑，起到协效阻燃效果，优选湖南辰州产99.9％高纯度三氧化二锑；抗氧化剂由酚类抗氧化剂1010和磷酸酯类抗氧化剂168按重量比1∶1混合而成；偶联剂能够大幅度提高在ABS干湿态下的弯曲强度、拉伸强度和层间剪切强度，优选的偶联剂为KH550，KH550是γ-氨丙基三乙氧基硅烷，氨基和乙氧基分别用来偶联sPS和玻璃纤维，增强其粘结性，提高产品的机械、电气、耐水、抗老化等性能；润滑剂投入量虽然较少，但对型材的加工和内在性能影响很大，充分发挥润滑体系的作用，较大程度上依赖于润滑体系的选择与匹配，优选地润滑剂为乙撑双硬脂酸酯酰胺，如EBS 120，此外还可以添加白油，如15#白矿油，进一步提高润滑效率。
各个实施例制备的复合材料按ASTM标准注塑成型成各种标准力学性能测试样条，按美国UL标准注塑成标准燃烧试样条，各性能测试标准如下：
实施例1
该实施例中的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，按重量百分含量，由以下组分组成：
sPS树脂65％；玻璃纤维10％；相容剂3％；溴类阻燃剂12％；协效阻燃剂3％；增韧剂5％；抗氧化剂0.5％；偶联剂0.5％；润滑剂1％。
其制备方法如下：
按上述重量百分含量称取各个组分；将sPS树脂、相容剂、溴类阻燃剂、三氧化二锑、增韧剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂混合均匀加入高速混合器中，充分混合10min，得混合物料；将得到的混合物料加入到双螺杆挤出机的主喂料口，在侧喂料口加入玻璃纤维，经熔融，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆的长径比为40，一区喂料段温度280℃，二区压缩段温度为310℃，三区计量段温度300℃，四区机头温度300℃，螺杆转速为500r/min。
该实施例得到的复合材料的性能测试数据如下：
实施例2
该实施例中的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，按重量百分含量，由以下组分组成：
sPS树脂40％；玻璃纤维16％；相容剂3.5％；溴类阻燃剂15％；协效阻燃剂7％；增韧剂15％；抗氧化剂1％；偶联剂1.5％；润滑剂1％。
其制备方法如下：
按上述重量百分含量称取各个组分；将sPS树脂、相容剂、溴类阻燃剂、三氧化二锑、增韧剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂混合均匀加入高速混合器中，充分混合15min，得混合物料；将得到的混合物料加入到双螺杆挤出机的主喂料口，在侧喂料口加入玻璃纤维，经熔融，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆的长径比为40，一区喂料段温度280℃，二区压缩段温度为310℃，三区计量段温度290℃，四区机头温度290℃，螺杆转速为450r/min。
该实施例得到的复合材料的性能测试数据如下：
实施例3
该实施例中的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，按重量百分含量，由以下组分组成：
sPS树脂35％；玻璃纤维40％；相容剂4％；溴类阻燃剂8％；协效阻燃剂4％；增韧剂7％；抗氧化剂0.5％；偶联剂1％；润滑剂0.5％。
其制备方法如下：
按上述重量百分含量称取各个组分；将sPS树脂、相容剂、溴类阻燃剂、三氧化二锑、增韧剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂混合均匀加入高速混合器中，充分混合20min，得混合物料；将得到的混合物料加入到双螺杆挤出机的主喂料口，在侧喂料口加入玻璃纤维，经熔融，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆的长径比为40，一区喂料段温度280℃，二区压缩段温度为310℃，三区计量段温度300℃，四区机头温度300℃，螺杆转速为500r/min。
该实施例得到的复合材料的性能测试数据如下：
上述实施例1-3使用不同配比制备得到高性能阻燃玻纤增强sPS复合材料。从实施例1-3的性能测试数据可以看出，拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和悬臂缺口冲击强度的测试数值都大于参考数值，说明本发明制备的sPS复合材料，不仅保持了sPS树脂原有的优异性能，而且能有效提高其拉伸强度、弹性模量、热变形温度及尺寸稳定性，同时阻燃效果能达到UL 94V0阻燃性能，扩大了sPS的应用领域。另外制备方法采用混炼反应挤出造粒一次性完成的工艺，其工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，其特征在于：按重量百分含量，
由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，其特征在于：
所述sPS树脂为日本出光产sPS S100。
3.根据权利要求1所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，其特征在于：
所述玻璃纤维为巨石长玻璃纤维988A。
4.根据权利要求1所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，其特征在于：
所述相容剂为马来酸酐-苯乙烯无规共聚物MPC1501。
5.根据权利要求1所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，其特征在于：
所述增韧剂为氢化苯乙烯-丁二烯接枝共聚物SEBS YH-501。
6.根据权利要求1所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，其特征在于：
所述溴类阻燃剂由十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯或溴化环氧中一种或多种复配而成。
7.根据权利要求1所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，其特征在于：
所述协效阻燃剂为三氧化二锑。
8.根据权利要求1所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，其特征在于：
所述抗氧剂由酚类抗氧化剂1010和磷酸酯类抗氧化剂168按重量比1：1混合而成。
9.根据权利要求1所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料，其特征在于：
所述偶联剂为KH550，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酯酰胺。
10.一种如权利要求1-9任一权利要求所述的高性能玻纤增强阻燃sPS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按权利要求1所述的重量百分含量称取各个组分；
步骤二、将称取的sPS树脂、相容剂、增韧剂、溴类阻燃剂、协效阻燃剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂混合均匀，得到混合物料；
步骤三、将得到的混合物料加入到双螺杆挤出机的主喂料口，在侧喂料口加入玻璃纤维，经熔融，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆的长径比为40，一区喂料段温度270-300℃，二区压缩段温度为280-310℃，三区计量段温度280-300℃，四区机头温度290-300℃，螺杆转速为450-500r/min。
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