CN103450657A - 阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料及其制备方法；所述合金材料由如下各组分组成：聚苯醚、聚丙烯、相容剂、主阻燃剂、协效阻燃剂、玻璃纤维、润滑剂。本发明还涉及前述的合金材料的制备方法，（1）将聚苯醚、聚丙烯、相容剂、玻璃纤维、润滑剂放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第一段筒体加入；（2）将主阻燃剂、协效阻燃剂放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第四段筒体加入；（3）经双螺杆挤出机挤出并造粒，即可；本发明合金材料具有良好的阻燃性，优异的高低温力学性能、耐热性、绝缘性及易加工成型等优点，适用于电子电器部件、汽车、家用电器等领域，具有良好的应用前景。

Description

阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚苯醚/聚丙烯合金材料，尤其涉及一种阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料及其制备方法。

背景技术

聚苯醚（Polyphenylene ether，简称PPE或PPO）是一种具有良好的力学性能、化学稳定性、介电性能、耐热性及阻燃性的高性能的热塑性工程塑料，但是PPO分子链刚性较大，缺口冲击非常敏感，其较高的熔体粘度，致使其不能注塑成型及PPO的耐油性差等缺点极大的限制了其应用。但是作为通用塑料的聚丙烯（PP）在物理机械性能与耐热性方面较差，但在加工性、耐油性、耐酸碱腐蚀性以及成本上优势明显。目前阻燃聚丙烯材料的发展拓展了聚丙烯产品应用的新领域，国内外已经出现多种含卤无卤阻燃聚丙烯材料，但该类材料因受限于聚丙烯自身的特性，在强度、耐热性以及尺寸稳定性上有明显缺陷。玻璃纤维是最廉价的增强材料，玻璃纤维的加入可以有效提高树脂材料的力学性能，耐热性以及尺寸稳定性。同时聚苯醚自身具有自熄性以及高耐热性，因而通过制备阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金可以改善二者缺点，综合二者优点，降低材料成本，提高阻燃性和耐热性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料及其制备方法。本发明的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料具有良好的阻燃性，优异的高低温力学性能、耐热性、绝缘性及易加工成型等优点，适用于电子电器部件、汽车、家用电器等领域，具有良好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

第一方面，本发明涉及一种阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，所述合金材料由如下质量百分含量的各组分组成：

聚苯醚        20～50%；

聚丙烯        30～50%；

相容剂        1～15%；

主阻燃剂      5～30%；

协效阻燃剂    1～10%；

玻璃纤维      10～30%；

润滑剂        0.1～0.5%。

优选地，所述聚苯醚25℃氯仿中特定粘度为0.2～0.6dl/g。聚苯醚可选用蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司生产的PPO LXR038、PPO LXR045及PPO LXR050。

优选地，所述聚苯醚为聚苯醚均聚物或聚苯醚共聚物。

优选地，所述聚苯醚均聚物为聚（2,6-二甲基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2,6-二乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-乙基-6-正丙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2,6-二正丙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-正丁基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-乙基-6-异丙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-氯乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-羟乙基-1,4-亚苯基）醚或聚（2-甲基-6-氯乙基-1,4-亚苯基）醚。

优选地，所述聚苯醚共聚物为2,6二甲基苯酚和2,4,6-三甲基苯酚共聚所得共聚物、2,6二甲基苯酚和邻甲酚共聚所得共聚物或2,6二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚和邻甲酚共聚所得共聚物。

优选地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、乙烯-丙烯共聚聚丙烯中的一种或两种的混合。所述聚丙烯可选用上海赛科石化生产的PP K7926、PP K8003、PP K2040或天津中沙石化生产的PP511MK40T、PP66M10T、PP66M60T或扬子石化生产的PP F401、PP S700、PP J340。

优选地，所述聚丙烯在230℃，2.16Kg条件的熔体流动指数为0.1～50g/10min。

优选地，所述相容剂为氢化嵌段共聚物和PP-g-PSAN按质量比2:1的复配物。所述PP-g-PSAN可选用日本油脂公司生产的MODIPER A3400。

优选地，所述氢化嵌段共聚物为苯乙烯和丁二烯的A-B-A型三嵌段共聚物（SEBS）或A-B型二嵌段共聚物或二者的共混物。氢化嵌段共聚物可选用美国科腾公司生产的Kraton G1650、Kraton G1651、Kraton G1652、Kraton G1657、Kraton G1660、KratonG1730、Kraton G1701、Kraton G1643、Kraton G1645、Kraton G1536、Kraton G1702。

优选地，所述氢化嵌段共聚物中苯乙烯质量百分比含量为19～60%。

优选地，所述主阻燃剂为卤素阻燃剂和三氧化二锑按质量比3:1的复配物。

优选地，所述卤素阻燃剂为溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯、十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴代三嗪中的一种或几种的混合。

优选地，所述协效阻燃剂为磷阻酸酯类燃剂。

优选地，所述磷酸酯类阻燃剂为磷酸三苯脂、磷酸三乙脂、间亚苯基四苯基双磷酸酯、双酚A双（二苯基磷酸酯）中的一种或几种的混合。

优选地，所述玻璃纤维为无碱长玻璃纤维。

优选地，所述润滑剂为脂肪酸类。

本发明采用相容剂复配技术，可以有效改善聚苯醚与聚丙烯相容性，提高该阻燃合金的力学性能；同时采用卤系阻燃剂与磷系阻燃剂的复配技术，能够产生有效的卤-磷协同效应，减少阻燃剂用量，提高本发明合金材料的阻燃效果。

第二方面，本发明还涉及前述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

（1）按如下所述重量百分比含量称取原料：

聚苯醚      20～50%；

聚丙烯      30～50%；

相容剂      1～15%；

玻璃纤维    10～30%；

润滑剂      0.1～0.5%。

将上述物料放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第一段筒体加入；

（2）按如下所述重量百分比称取原料：

主阻燃剂      5～30%；

协效阻燃剂    1～10%；

将上述物料放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第四段筒体加入；

（3）重量比为10～30%的玻璃纤维由双螺杆挤出机第六段筒体加入，后经双螺杆挤出机挤出并造粒，螺杆机的转速为180～600转/分，温度为180～280℃。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料具有良好的阻燃性，优异的高低温力学性能、耐热性、绝缘性及易加工成型等优点，适用于电子电器部件、汽车、家用电器等领域，具有良好的应用前景。

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1～8

实施例1～8涉及阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

（1）按表1中所述重量百分比含量称取原料，将聚苯醚、聚丙烯、相容剂、玻璃纤维、润滑剂放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第一段筒体加入；

（2）按表1所述所述重量百分比称取原料：将主阻燃剂、协效阻燃剂放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第四段筒体加入；

（3）经双螺杆挤出机挤出并造粒，螺杆机的转速为180～600转/分，温度为180～280℃；

实施例1～8中采用的聚苯醚为蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司生产的PPO LXR038、PPO LXR045。

实施例1～8中采用的聚丙烯为上海赛科生产的K7926、扬子石化生产的S700。

实施例1～8中采用的相容剂由美国科腾公司生产的G1657与日本油脂公司生产的MODIPER A3400按质量比2:1复配而成、美国科腾公司生产的Kraton G1660与日本油脂公司生产的MODIPER A3400按质量比2:1复配而成。

实施例1～8中采用的主阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑按质量比3:1复配而成、聚溴化苯乙烯与磷酸三苯脂按质量比3:1复配而成、溴化环氧树脂与间亚苯基四苯基双磷酸酯按质量比3:1复配而成。

实施例1～8中采用的协效阻燃剂为磷酸三苯酯。

实施例1～8中采用的玻璃纤维为重庆国际复合材料有限公司生产的5301。

实施例1～8中采用的润滑剂为TAF。

对比例1

本对比例涉及一种阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

（1）按表1中所述重量百分比含量称取原料，聚丙烯、玻璃纤维、润滑剂放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第一段筒体加入；

（2）按表1所述所述重量百分比称取原料：将主阻燃剂放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第四段筒体加入；

（3）经双螺杆挤出机挤出并造粒，螺杆机的转速为180～600转/分，温度为180～280℃；

表1

上述实施例1～8制备的合金及对比例1制得的合金测试的物理性能见下表2。

表2

与普通含卤阻燃聚丙烯（对比例1）相比，通过本发明制备30%玻纤增强阻燃聚苯醚/聚丙烯合金材料（实施例3～6）在满足1.6mm阻燃UL94V0级的前提下，材料的冲击性能有较大提高，同时材料的热变形温度提高约30%。故本发明所制备的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料获得了极佳的抗冲击性能和耐热性，实现了材料在韧性和耐热性之间优良的平衡，可以应用于电适用于电子电器部件、家用电器等领域，具有良好的应用前景。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (17)

1.一种阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述合金材料由如下质量百分含量的各组分组成：

聚苯醚        20～50%；

聚丙烯        30～50%；

相容剂        1～15%；

主阻燃剂      5～30%；

协效阻燃剂    1～10%；

玻璃纤维      10～30%；

润滑剂        0.1～0.5%。

2.如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述聚苯醚25℃氯仿中特定粘度为0.2～0.6dl/g。

3.如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述聚苯醚为聚苯醚均聚物或聚苯醚共聚物。

4.如权利要求3所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述聚苯醚均聚物为聚（2,6-二甲基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2,6-二乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-乙基-6-正丙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2,6-二正丙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-正丁基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-乙基-6-异丙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-氯乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-羟乙基-1,4-亚苯基）醚或聚（2-甲基-6-氯乙基-1,4-亚苯基）醚。

5.如权利要求3所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述聚苯醚共聚物为2,6二甲基苯酚和2,4,6-三甲基苯酚共聚所得共聚物、2,6二甲基苯酚和邻甲酚共聚所得共聚物或2,6二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚和邻甲酚共聚所得共聚物。

6.如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、乙烯-丙烯共聚聚丙烯中的一种或两种的混合。

7.如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述聚丙烯在230℃，2.16Kg条件的熔体流动指数为0.1～50g/10min。

8.如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述相容剂为氢化嵌段共聚物和PP-g-PSAN按质量比2:1的复配物。

9.如权利要求8所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述氢化嵌段共聚物为苯乙烯和丁二烯的A-B-A型三嵌段共聚物或A-B型二嵌段共聚物或二者的共混物。

10.如权利要求8所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述氢化嵌段共聚物中苯乙烯质量百分比含量为19～60%。

11.如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述主阻燃剂为卤素阻燃剂和三氧化二锑按质量比3:1的复配物。

12.如权利要求11所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述卤素阻燃剂为溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯、十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴代三嗪中的一种或几种的混合。

13.如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述协效阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂。

14.如权利要求13所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述磷酸酯类阻燃剂为磷酸三苯脂、磷酸三乙脂、间亚苯基四苯基双磷酸酯、双酚A双（二苯基磷酸酯）中的一种或几种的混合。

15.如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱长玻璃纤维。

16.如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸类。

17.一种如权利要求1所述的阻燃增强聚苯醚/聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）按如下所述重量百分比含量称取原料：

聚苯醚      20～50%；

聚丙烯      30～50%；

相容剂      1～15%；

玻璃纤维    10～30%；

润滑剂      0.1～0.5%；

将上述物料放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第一段筒体加入；

（2）按如下所述重量百分比称取原料：

主阻燃剂      5～30%；

协效阻燃剂    1～10%；

将上述物料放入高混机中混合2～5分钟，由双螺杆挤出机第四段筒体加入；

（3）重量比为10～30%的玻璃纤维由双螺杆挤出机第六段筒体加入，后经双螺杆挤出机挤出并造粒，螺杆机的转速为180～600转/分，温度为180～280℃。