CN104693629A - 一种阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，由包含以下重量份的组分制成：聚苯乙烯15～40份，聚酰胺12～32份，相容剂3～15份，玻璃纤维10～30份，阻燃剂13～30份，润滑剂0.2～1.0份，抗氧剂0.2～1.0份。制备方法如下：称取15～40份聚苯乙烯、12～32份聚酰胺、3～15份相容剂、10～30份玻璃纤维、13～30份阻燃剂、0.2～1.0份润滑剂和0.2～1.0份抗氧剂，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒得到阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料。本发明提供的材料具有良好的机械性能以及阻燃性，有利于环保，广泛应用于汽车、化工、电子电器等各个领域。

Description

一种阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃聚苯乙烯/聚酰胺（sPS/PA6）共混合金材料及其制备方法。
背景技术
间规聚苯乙烯（sPS）是一种新的热塑性工程塑料。不仅具有无规聚苯乙烯（aPS）的一些优点，因为其结晶性能，还具有很多别的优异性能，例如高模量、耐热（熔点高达270℃）、优异的耐溶剂性、具有很好的电气性能，可作为绝缘材料使用（低介电常数和低损耗因子）；相对密度较低，为1.05g/cm3。聚合物共混是个非常经济扩展材料应用的方法。因此，含sPS的共混物具有很大的商业化价值。
间规聚苯乙烯（sPS）与尼龙6（PA6）共混，可得到性能优异的合金。两者均为结晶聚合物，因而合金具有很好的耐溶剂性，同时保留了sPS的耐热性，可以广泛应用于电子工业等领域。但是两者为不相容体系，所以需要添加相容剂才可得到性能优异的产品。
基于大家的环保意识越来越高，目前高分子的阻燃都青睐于无卤阻燃，本发明利用阻燃剂复配对材料进行了阻燃改性，使用的阻燃剂均为无卤环保阻燃剂。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，具有良好的机械性能以及阻燃性，可以广泛用于汽车、化工、电子电器等领域。
本发明的另一个目的是提供一种上述阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，由包含以下重量份的组分制成：
所述聚苯乙烯为间规聚苯乙烯，分子量MW范围为400000～700000。
所述聚酰胺为尼龙6。
所述相容剂为间规聚苯乙烯接枝马来酸酐（sPS-g-MAH），马来酸酐的重量百分比为1.5wt%。
所述玻璃纤维为长玻璃纤维（巨石988A）。
所述阻燃剂包括三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）、磷酸酯类化合物和酚醛环氧树脂复配；其中磷酸酯类化合物选自间苯二酚双苯基磷酸酯（RDP）、三苯基磷酸酯(TPP)、二苯基磷酸酯(BDP)、三甲基磷酸酯（TMP）或磷酸三乙酯（TEP）。
所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮、石蜡或乙烯-丙烯酸（AC540A）共聚物中的一种或一种以上。
所述抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯（抗氧剂168）或N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（抗氧剂1098）中的一种或一种以上。
本发明还提供了一种上述阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料的制备方法，包括以下步骤：
称取15～40份聚苯乙烯、12～32份聚酰胺、3～15份相容剂、10～30份玻璃纤维、13～30份阻燃剂、0.2～1.0份润滑剂和0.2～1.0份抗氧剂，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒得到阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料。
所述高混机的转速为500～1000rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min。
所述螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，各区的温度为250～290℃。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、首先，本发明中添加了阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）为无毒环保阻燃剂，升华吸热降低高聚物表面温度并杜绝空气，可以加速溶滴，从而带走热量和可燃物，改变热氧降解历程使之快速炭化形成不燃碳质，这些碳质因膨胀发泡而覆盖在基材表面，形成一层隔绝层，隔断了与空气的接触以及可燃物的逸出，从而可有效地阻止材料持续燃烧，同时，分解产生的不燃气体使材料膨胀形成膨胀层，可大大降低热传导性，有利于材料的离火自熄。其次，将磷酸酯类化合物和环氧树脂复配使用，两者具有协效作用，磷酸酯化合物在燃烧过程中可以促使酚醛结构的物质形成缩聚物，这些缩聚物进而充当成炭剂的作用；这几种阻燃剂的复配使用取得了很好的阻燃效果。
2、本发明提供的材料具有良好的机械性能以及阻燃性，有利于环保，广泛应用于汽车、化工、电子电器等各个领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
以下所用的聚苯乙烯为间规聚苯乙烯，分子量MW范围为400000～700000。以下所用的相容剂为间规聚苯乙烯接枝马来酸酐（sPS-g-MAH），马来酸酐的重量百分比为1.5wt%。以下所用的玻璃纤维为长玻璃纤维（巨石988A）。
实施例1
（1）按下列重量份称取各组分原料：
（2）将上述原料经高混机高速混匀，高混机速度为500-1000rmp，混合温度为40℃，混合10min；将混合物料经双螺杆挤出机，控制各区的温度在260-290℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例2
（1）按下列重量份称取各组分原料：
（2）将上述原料经高混机高速混匀，控制高混机速度为500-1000rmp，混合温度为80℃，混合3min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是控制温度在260-285℃，挤出机拉条切粒即可得到产品。
实施例3
（1）按下列重量份称取各组分原料：
（2）将上述原料经高混机高速混匀，高混机速度为800-1000rmp，混合温度为60℃，混合6min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是控制温度在250-280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例4
（1）按下列重量份称取各组分原料：
（2）将上述原料经高混机高速混匀，高混机速度为800-1000rmp，混合温度为60℃，混合5min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是控制温度在250-280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例5
（1）按下列重量份称取各组分原料：
（2）将上述原料经高混机高速混匀，控制高混机速度为800-1000rmp，混合温度为60℃，混合6min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是在控制温度在255-285℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例6
（1）按下列重量份称取各组分原料：
（2）将上述原料经高混机高速混匀，高混机速度为800-1000rmp，混合温度为40℃，混合5min；将混合物料经单螺杆挤出机，各区的温度都是在控制温度在270-290℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例1和实施例4的性能测试见表1。
表1
实施例 实施例1 实施例4
拉伸强度MPa 140 143
断裂伸长率% 7.9 8.5
弯曲强度MPa 198 210
弯曲模量MPa 9054 9546
Izod缺口冲击强度/KJ/m2 26 29
密度/g/cm3 1.28 1.28
热变形温度/℃ 168 172
阻燃性 V-0 V-0
由表1可知，本发明的产品除具有很好的阻燃性之外，同时具有很好的力学性能和耐热性。其中，相容剂对合金的整体性能贡献很大，因马来酸酐和聚酰胺的端氨基进行反应，使得两个不相容的聚合物体系相容，共聚物组分各自的优点得以发挥。该材料可以广泛应用于汽车、化工、电子电器等领域。
首先，本发明中添加了阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）为无毒环保阻燃剂，升华吸热降低高聚物表面温度并杜绝空气，可以加速溶滴，从而带走热量和可燃物，改变热氧降解历程使之快速炭化形成不燃碳质，这些碳质因膨胀发泡而覆盖在基材表面，形成一层隔绝层，隔断了与空气的接触以及可燃物的逸出，从而可有效地阻止材料持续燃烧，同时，分解产生的不燃气体使材料膨胀形成膨胀层，可大大降低热传导性，有利于材料的离火自熄。其次，将磷酸酯类化合物和环氧树脂复配使用，两者具有协效作用，磷酸酯化合物在燃烧过程中可以促使酚醛结构的物质形成缩聚物，这些缩聚物进而充当成炭剂的作用；这几种阻燃剂的复配使用取得了很好的阻燃效果。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：
2.根据权利要求1所述的阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，其特征在于：所述聚苯乙烯为间规聚苯乙烯，分子量MW范围为400000～700000。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，其特征在于：所述聚酰胺为尼龙6。
4.根据权利要求1所述的阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，其特征在于：所述相容剂为间规聚苯乙烯接枝马来酸酐，马来酸酐的重量百分比为1.5wt%。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，其特征在于：所述玻璃纤维为长玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，其特征在于：所述阻燃剂包括三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸酯类化合物和酚醛环氧树脂复配；其中磷酸酯类化合物选自间苯二酚双苯基磷酸酯、三苯基磷酸酯、二苯基磷酸酯、三甲基磷酸酯或磷酸三乙酯。
7.根据权利要求1所述的阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，其特征在于：所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮、石蜡或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述的阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料，其特征在于：所述抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯或N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的一种或一种以上。
9.一种权利要求1至8任一所述的阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
称取15～40份聚苯乙烯、12～32份聚酰胺、3～15份相容剂、10～30份玻璃纤维、13～30份阻燃剂、0.2～1.0份润滑剂和0.2～1.0份抗氧剂，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒得到阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料。
10.根据权利要求9所述的阻燃聚苯乙烯/聚酰胺共混合金材料的制备方法，其特征在于：所述高混机的转速为500～1000rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min；
或所述螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，各区的温度为250～290℃。
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