CN103937200B - 一种聚亚芳基醚组合物、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚亚芳基醚组合物、制备方法及其应用，按重量份包括以下物质：（a）聚亚芳基醚（b）聚苯乙烯（c）磷酸酯类阻燃剂（d）三聚氰胺氰脲酸盐（e）任选的其它物质。本发明还公开了一种上述的聚亚芳基醚组合物的制备方法，按上述比例将原料共混挤出。一种上述的聚亚芳基醚组合物的应用，主要应用在电子电器领域和蓄电池领域。本发明所述的聚亚芳基醚组合物在保证高阻燃性能的同时，其热变形温度高，力学性能好。
Description
技术领域
本发明涉及高分子领域，特别涉及一种聚亚芳基醚组合物、制备方法及其应用。
背景技术
聚亚芳基醚(PPE)是一种性能优异的工程塑料，具有力学强度高、吸水性小、耐热性好、电气绝缘性好等优点，同时聚亚芳基醚具有良好的自熄性能。但其熔体粘度大，加工温度高。所以，需要与聚苯乙烯，聚酰胺，聚丙烯，聚苯硫醚，聚酯等加工性能比较好的树脂一起复合改性使用，其中阻燃改性的聚亚芳基醚与高抗冲聚苯乙烯的合金材料是目前市面上最主要的改性聚亚芳基醚种类之一。
目前常用的聚亚芳基醚聚苯乙烯组合物的阻燃体系主要采用单独使用磷酸酯类阻燃剂，但使用磷酸酯类阻燃剂的聚亚芳基醚组合物的力学性能较低且热变形温度也较低。
发明内容
综上所述，为解决以上问题，本发明有必要提供一种聚亚芳基醚组合物。
进一步地，还有必要提供一种上述阻燃增强聚亚芳基醚组合物的制备方法。
进一步地，还有必要提供一种上述聚亚芳基醚组合物的应用。
一种聚亚芳基醚组合物，按重量百分比包括以下物质：
其中，按重量份包括以下物质，
其中，由以下物质按重量份组成，
其中，所述磷酸酯类阻燃剂选自双酚A双（二苯基磷酸酯）和间苯二酚（二苯基磷酸酯）中的至少一种。
所述磷酸酯类阻燃剂由双酚A双（二苯基磷酸酯）和间苯二酚（二苯基磷酸酯）组成，所述双酚A双（二苯基磷酸酯）和间苯二酚（二苯基磷酸酯）的重量比是（1：1）～（1：2）。
其中，所述聚亚芳基醚具有以下通式：
（Ⅰ）
其中，R1、R2、R3彼此独立的代表氢或含有1～3个碳原子的烷基；
所述聚亚芳基醚为均聚物或共聚物，例如聚（2，6-二甲基-1，4-亚苯基）醚、聚（2，6-二乙基-1，4-亚苯基）醚、聚（2，6-二丙基-1，4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-乙基-1，4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-丙基-1，4-亚苯基）等均聚物；各种2，6-二烷基苯酚/2，3，6-三烷基苯酚共聚物等。优选聚（2，6-二甲基-1，4-亚苯基）醚、2，6-二甲基苯酚/2，3，6-三甲基苯酚共聚物、2，6-二甲基苯酚/2，5-二甲基苯酚/2，3，6-三甲基苯酚共聚物、2，6-二甲基苯酚/2，5-二甲基苯酚共聚物。
其中，所述聚亚芳基醚的粘度为40-50cm3/g。
其中，所述聚苯乙烯是选自普通聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯和间规聚苯乙烯中的至少一种。
其中，所述其它物质包括增韧剂、抗滴落剂、抗氧化剂、润滑剂和抗紫外线改性剂中的至少一种，所述的增韧剂包括常用的增韧剂包括POE或聚乙烯。
一种上述的聚亚芳基醚组合物的制备方法，按比例将（a）聚亚芳基醚；（b）聚苯乙烯；（c）磷酸酯类阻燃剂；（d）三聚氰胺氰脲酸盐；（e）任选的其它物质共混挤出。
一种上述的聚亚芳基醚组合物的应用，主要应用在电子电器领域。
本发明所述的聚亚芳基醚组合物在保证高阻燃性能的同时，其拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量等力学性能也好，与此同时，本发明所述的聚亚芳基醚组合物的热变形温度也高。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。
一种聚亚芳基醚组合物包括（a）聚亚芳基醚20-60%；（b）聚苯乙烯21-61%；（c）磷酸酯类阻燃剂12-16%；（d）三聚氰胺氰尿酸盐7-8%；（e）任选的其它物质0-2%。
以下将详细说明上述聚亚芳基醚组合物的组分。
（a）聚亚芳基醚包括但不限于聚（2，6-二甲基-1，4-亚苯基）醚、聚（2，6-二乙基-1，4-亚苯基）醚、聚（2，6-二丙基-1，4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-乙基-1，4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-丙基-1，4-亚苯基）等均聚物；各种2，6-二烷基苯酚/2，3，6-三烷基苯酚共聚物等。优选聚（2，6-二甲基-1，4-亚苯基）醚、2，6-二甲基苯酚/2，3，6-三甲基苯酚共聚物、2，6-二甲基苯酚/2，5-二甲基苯酚/2，3，6-三甲基苯酚共聚物、2，6-二甲基苯酚/2，5-二甲基苯酚共聚物和它们的组合物，其中聚亚芳基醚占所述聚亚芳基醚组合物的20、25、30、35、40、45、50、55或60wt%，所述聚亚芳基醚的取值范围可以在上述点值的区间中任意选择。
（b）聚苯乙烯包括但不限于普通聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯和间规聚苯乙烯中及他们他们的组合物。所述苯乙烯类聚合物占所述聚亚芳基醚组合物的21、27、37、45或61wt%，所述苯乙烯类聚合物的取值范围可以在上述点值的区间中任意选择。
（c）磷酸酯类阻燃剂包括双酚A双（二苯基磷酸酯）和间苯二酚（二苯基磷酸酯）。所述磷酸酯类阻燃剂占所述聚亚芳基醚组合物的12-16%，其中双酚A双（二苯基磷酸酯）和间苯二酚（二苯基磷酸酯）的重量比为（1：1）～（1：2）。
（d）三聚氰胺氰脲酸盐。其中，（c）磷酸酯类阻燃剂与（d）三聚氰胺氰脲酸盐的总重量份优选占所述聚亚芳基醚组合物的20、21、22、23、24或25wt%，所述（c）磷酸酯类阻燃剂与（d）三聚氰胺氰脲酸盐的总重量份的取值范围可以在上述点值的区间中任意选择。更进一步的优选，所述（c）磷酸酯类阻燃剂与（d）三聚氰胺氰脲酸盐的质量比为1.5-2。
（e）任选的其它物质包括增韧剂、抗滴落剂、抗氧化剂、润滑剂和抗紫外线剂中的至少一种。所述增韧剂包括聚乙烯，所述聚乙烯包括但不限于低密度聚乙烯、高压聚乙烯、线形低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、双峰树脂、高密度聚乙烯、低压聚乙烯、超高分子量聚乙烯、改性聚乙烯、交联聚乙烯、乙烯共聚物如乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烃的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物以及他们之间的组合物；所述增韧剂还可以是聚烯烃弹性体（POE），苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体(SBS)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。
其中，对用到的物质简写做以下说明：
PPE，聚亚芳基醚（PPE），来自美国通用公司，牌号：GE731-701；
高冲击改性聚苯乙烯（HIPS），来自日本出光，产品名：Idemitsu PS ET63HIPS；通用级聚苯乙烯(GPPS)，来自日本出光，产品名：Idemitsu PS HH-30GPPS；
可发性聚苯乙烯（EPS），来自惠州兴达，牌号：SF-302
抗氧剂1010，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；
抗氧剂-412S，季戊四醇类十二硫代丙酯；
BDP，双酚A双（磷酸二苯酯）；
RDP，间苯二酚（二苯基磷酸酯）；
MCA，三聚氰胺氰尿酸盐；
PE，聚乙烯；
无卤阻燃剂，来自科莱恩公司，牌号OP1230。
实施例中具体用到的其它物质均可以从市面上购买得到或是通过现有技术制备得到的产品。
测试所得聚亚芳基醚组合物的物理性能，其测试方法具体如下：
拉伸强度：测试标准ISO527/2-93，在Zwick电子万能试验机上测试；
弯曲强度：测试标准ISO178-2005，在Zwick电子万能试验机上测试；
弯曲模量：测试标准ISO178-2005，在Zwick电子万能试验机上测试；
热变形温度：测试标准ISO75-2004，测试条件为1.82MPa；
燃烧性能：根据UL-94垂直燃烧测试标准测试；
特性粘度：其测试方法参照中华人民共和国家标准GB12006.1-89，称0.3000±0.004g干燥的PPE(精确到0.1mg)放入100ml容量瓶中，加15ml的氯振摇使聚亚芳基醚完全溶解，用氯仿稀释至刻度(在25℃)，并且所有的液体（氯仿溶液）在注入粘度仪以前，必须用玻璃过滤器G3进行过滤。测量前，用少量的已测量液体冲洗过滤装置和粘度仪，其中粘度仪为乌氏粘度仪毛细管直径约0.41mm。
以下以具体实施例的方式加以说明，所述材料均为重量份。
在本发明中其它物质对产品的性能影响不大，对于抗滴落剂、抗氧化剂、润滑剂和抗紫外线改性剂一一举例。
下列实施例及表格中，如无特别说明，添加的物质均以重量份计。
实施例1
根据表1，按表1所示的重量份使用各组分，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表1中。
实施例2
根据表1，按表1所示的重量份使用各组分，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表1中。
实施例3
根据表1，按表1所示的重量份使用各组分，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表1中。
实施例4
根据表1，按表1所示的重量份使用各组分，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表1中。
实施例5
根据表1，按表1所示的重量份使用各组分，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表1中。
实施例6
根据表1，按表1所示的重量份使用各组分，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表1中。
实施例7
根据表1，按表1所示的重量份使用各组分，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表1中。
实施例8
根据表1，按表1所示的重量份使用各组分，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表1中。
对比例1-8
每个实施例设置一个相应的对比例，每个对比例与实施例的其余条件一样，其阻燃剂的种类和配比不同，如表2所示，依据实施例1的制备方法，制得相应的聚亚芳基醚组合物，分别按照上述检测方法测量其拉伸强度、弯曲强度、热变形温度和燃烧性能等，列于表2中。
表1实施例聚亚芳基醚组合物的物理性能
| 实施例序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| PPE | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 60 |
| HIPS | 61 | 45 | 10 | 10 | 21 | |||
| GPPS | 4 | 49 | 10 | 10 | 15 | |||
| EPS | 42 | 17 | 10 | 10 | ||||
| BDP | 12 | 16 | 12 | 7 | 5 | 8 | ||
| RDP | 13 | 7 | 10 | 8 | 12 | |||
| MCA | 7 | 8 | 7 | 8 | 7 | 8 | 7 | 7 |
| SBS | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| PE | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 1010 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 抗氧剂-412S | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 拉伸强度/MPa | 38 | 43 | 55 | 57 | 58 | 62 | 60 | 63 |
| 弯曲强度/MPa | 68 | 71 | 87 | 83 | 83 | 90 | 87 | 87 |
| 弯曲模量/MPa | 2300 | 2350 | 2650 | 2580 | 2530 | 2700 | 2750 | 2750 |
| 热变形温度/℃（1.82MPa） | 72 | 90 | 93 | 88 | 77 | 118 | 121 | 124 |
| 燃烧性能（1.5mm） | v-2 | v-1 | v-1 | v-0 | v-0 | v-0 | v-0 | v-0 |
| 燃烧性能（3.0mm） | v-1 | v-1 | v-0 | v-0 | v-0 | v-0 | v-0 | v-0 |
表2对比例聚亚芳基醚组合物的物理性能
| 对比例序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| PPE | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 60 |
| HIPS | 61 | 45 | 10 | 10 | 21 | |||
| GPPS | 4 | 49 | 10 | 10 | 15 | |||
| EPS | 42 | 17 | 10 | 10 | ||||
| OP1230 | 12 | 16 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 12 |
| 三聚氰胺 | 7 | 7 | ||||||
| 硼酸三聚氰胺 | 8 | 7 | ||||||
| 焦磷酸三聚氰胺 | 7 | 8 | ||||||
| 硼酸锌 | 8 | |||||||
| 氢氧化镁 | 7 | |||||||
| SBS | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| PE | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 1010 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 抗氧剂-412S | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 拉伸强度/MPa | 30 | 35 | 45 | 50 | 45 | 50 | 51 | 46 |
| 弯曲强度/MPa | 50 | 55 | 73 | 68 | 70 | 76 | 75 | 63 |
| 弯曲模量/MPa | 2000 | 2100 | 2300 | 2200 | 2300 | 2350 | 2360 | 2350 |
| 热变形温度/℃（1.82MPa） | 68 | 86 | 90 | 83 | 73 | 110 | 113 | 115 |
| 燃烧性能（1.5mm） | HB | v-2 | HB | v-1 | v-1 | v-1 | v-1 | v-1 |
| 燃烧性能（3.0mm） | HB | v-2 | HB | v-1 | v-1 | v-1 | v-1 | v-1 |
从表1和表2对比可以看出，实施例1-8与对比例1-8一一对比，本发明所述的聚亚芳基醚组合物具有高阻燃性能，并且其拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量等力学性能比较好，与此同时，实施例所述的聚亚芳基醚组合物的热变形温度也高过于相对应的对比例的聚亚芳基醚组合物。
为进一步说明所述聚亚芳基醚的特性粘度对本发明所述聚亚芳基醚组合物的性能的影响，设置实施例9-11与对比例9-11。
实施例9
根据表3使用各组分，所述聚亚芳基醚的特性粘度是40cm3/g，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表3中。
实施例10
根据表3使用各组分，所述聚亚芳基醚的特性粘度是45cm3/g，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表3中。
实施例11
根据表3使用各组分，所述聚亚芳基醚的特性粘度是50cm3/g，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表3中。
对比例9
根据表3使用各组分，所述聚亚芳基醚的特性粘度是30cm3/g，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表3中。
对比例10
根据表3使用各组分，所述聚亚芳基醚的特性粘度是35cm3/g，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表3中。
对比例11
根据表3使用各组分，所述聚亚芳基醚的特性粘度是30cm3/g，将各组分按相应的重量份共混，在220-290℃中用双螺杆机挤出，造粒得到产品。分别按照上述方法测量其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度和燃烧性能等，列于表3中。
将上述实施例9-11和对比例9-11所得到的聚亚芳基醚组合物，分别按照上述方法测量其性能，列于表3中。
表3
从上表中可以看出，在本明所述的聚亚芳基醚中，当原料PPE的特性粘度在40-50cm3/g时，制备所得的聚亚芳基醚组合物的力学性能更好。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种聚亚芳基醚组合物，按重量百分比包括以下物质：
所述磷酸酯类阻燃剂由双酚A双(二苯基磷酸酯)和间苯二酚(二苯基磷酸酯)组成，所述双酚A双(二苯基磷酸酯)和间苯二酚(二苯基磷酸酯)的重量比是(1：1)～(1：2)；
所述聚亚芳基醚的特性粘度为40‐50cm3/g。
2.根据权利要求1所述的聚亚芳基醚组合物，其特征在于：按重量份包括以下物质，
3.一种聚亚芳基醚组合物，由以下物质按重量份组成，
所述磷酸酯类阻燃剂由双酚A双(二苯基磷酸酯)和间苯二酚(二苯基磷酸酯)组成，所述双酚A双(二苯基磷酸酯)和间苯二酚(二苯基磷酸酯)的重量比是(1：1)～(1：2)；
所述聚亚芳基醚的特性粘度为40‐50cm3/g。
4.根据权利要求1、2或3所述的聚亚芳基醚组合物，其特征在于：
所述聚亚芳基醚具有以下通式：
其中，R1、R2、R3彼此独立的代表氢或含有1～3个碳原子的烷基；
所述聚亚芳基醚选自聚(2，6‐二甲基‐1，4‐亚苯基)醚、聚(2，6‐二乙基‐1，4‐亚苯基)醚、聚(2，6‐二丙基‐1，4‐亚苯基)醚、聚(2‐甲基‐6‐乙基‐1，4‐亚苯基)醚的一种或多种。
5.根据权利要求1、2或3所述的聚亚芳基醚组合物，其特征在于：
所述聚苯乙烯是选自普通聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯和间规聚苯乙烯中的至少一种。
6.一种权利要求1‐5任一项所述的聚亚芳基醚组合物的制备方法，其特征在于：
按比例将(a)聚亚芳基醚；(b)聚苯乙烯；(c)磷酸酯类阻燃剂；(d)三聚氰胺氰脲酸盐；(e)任选的其它物质共混挤出。
7.一种权利要求1‐5任一项所述的聚亚芳基醚组合物的应用，其特征在于：应用在电子电器领域。
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