CN105400095B - 一种高强度高流动碳纤增强阻燃hips材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及HIPS材料技术领域，具体涉及一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料及其制备方法，它由如下重量份的原料组成：HIPS树脂50‑70份、SBS弹性体2‑4份、增强纤维10‑20份、阻燃剂13‑25份、碳黑1‑2份、聚四氟乙烯0.1‑0.3份、白矿油0.3‑0.7份、偶联剂0.3‑0.7份、润滑剂0.4‑0.8份和抗氧剂0.2‑0.8份。本发明通过采用上述原料，并严格控制各原料的重量配比，制得的HIPS材料强度高，流动性好，阻燃效果好，综合性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及HIPS材料技术领域，具体涉及一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料及其制备方法。
背景技术
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是工业生产中最常使用的五大通用塑料之一，其具有比重低、易成型加工、易着色等优点，广泛应用于电子、电器、汽车、家电、玩具等行业，尤其在电视机外壳领域的应用一直稳居各种塑胶材料的前列，随着电视技术的发展，平板电视的尺寸越来越大，HIPS在电视机外壳领域也取得了快速的发展。
但是由于利用高抗冲聚苯乙烯(HIPS)制备的电视机外壳在明火下易燃烧，产生大量的烟雾和有毒气体，存在较大的安全隐患，人们不断研究能够赋予高抗冲聚苯乙烯(HIPS)阻燃自熄性能的阻燃HIPS塑胶改性材料，以往的阻燃HIPS塑胶改性材料是通过向高抗冲聚苯乙烯(HIPS)中添加卤素溴和锑的无机化合物作为阻燃剂，进而使得获得的改性材料具备阻燃的性能。
为了达到良好的阻燃性能，卤素溴和锑的添加分量较多，不仅导致生产成本高昂，而且会对改性后的材料的物理力学性能造成严重的影响，导致改性材料的拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度、热变形温度等性能明显下降，导致利用阻燃HIPS塑胶改性材料制得的电视机外壳抗冲击性能较差、使用寿命短，更严重的是阻燃HIPS塑胶改性材料中含有的卤素会严重对大气臭氧层造成严重危害，特别是随着各国环保标准的提高，要求减少或不使用含卤阻燃剂，含卤素的材料将逐渐因为不符合环保要求而遭到淘汰；且现有的HIPS材料的强度和流动性较差。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，该HIPS材料强度高，流动性好，阻燃效果好，综合性能优异。
本发明的另一目的在于提供一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料的制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，它由如下重量份的原料组成：
本发明通过采用上述原料，并严格控制各原料的重量配比，制得的HIPS材料强度高，流动性好，阻燃效果好，综合性能优异。
优选的，它由如下重量份的原料组成：
更为优选的，它由如下重量份的原料组成：
优选的，所述增强纤维为碳纤维。本发明通过采用碳纤维作为增强材料，使得HIPS材料具有较好的强度，黑度，表面及成品尺寸稳定性。
优选的，所述阻燃剂是由溴代三嗪10-18份、三氧化二锑2-5份和磷酸三苯酯1-2份组成的混合物。本发明通过采用溴代三嗪、三氧化二锑和磷酸三苯酯作为阻燃剂复配使用，制得的HIPS材料阻燃效果好,同时磷酸三苯酯的存在可以使材料流动性很好。
优选的，所述聚四氟乙烯为分子量在1-10万、粒径在1-10μm的低分子量聚四氟乙烯。本发明通过采用分子量在1-10万、粒径在1-10μm的低分子量聚四氟乙烯，能提高HIPS材料的耐磨性能和耐高温性能，并协效阻燃，阻止燃烧滴落。
优选的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。本发明通过采用钛酸酯偶联剂，其偶联效果好，制得的HIPS材料强度高。
优选的，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。本发明通过采用乙撑双硬脂酰胺作为润滑剂，使得HIPS材料具有较好的加工性能。
优选的，所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:0.8-1.2组成的混合物。本发明通过采用抗氧剂1010和抗氧剂168作为抗氧剂复配使用，并控制其重量比为1:0.8-1.2，其抗氧化效果好，可以延缓或抑制材料氧化过程的进行，从而阻止材料的老化并延长其使用寿命。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按上述重量配比称取HIPS树脂、SBS弹性体、增强纤维、阻燃剂、碳黑、聚四氟乙烯、白矿油、偶联剂、润滑剂和抗氧剂混合均匀，得到混合物；
(2)将上述混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料。
本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产。
优选的，所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的加工参数为：一区温度175-185℃，二区温度175-185℃，三区温度185-195℃，四区温度185-195℃，五区温度185-195℃，六区温度165-175℃，七区温度165-175℃，八区温度165-175℃，模头温度185-195℃，螺杆转速为250-350r/min。
本发明的有益效果在于：本发明的HIPS材料利用增强纤维增强，复配阻燃剂对传统阻燃HIPS材料的性能改善，增加材料的强度和阻燃性能，在提高材料流动性的同时，可以保持材料优异的综合性能。本发明的HIPS材料方便薄制件的注塑，从而拓展阻燃HIPS材料多元化应用，提高材料的应用领域。
本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，它由如下重量份的原料组成：
所述增强纤维为碳纤维；所述阻燃剂是由溴代三嗪10份、三氧化二锑2份和磷酸三苯酯1份组成的混合物。
所述聚四氟乙烯为分子量在1万、粒径在1μm的低分子量聚四氟乙烯。
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:0.8组成的混合物。
一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按上述重量配比称取HIPS树脂、SBS弹性体、增强纤维、阻燃剂、碳黑、聚四氟乙烯、白矿油、偶联剂、润滑剂和抗氧剂混合均匀，得到混合物；
(2)将上述混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得耐超低温玻纤增强PA6EVA合金材料。
所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的加工参数为：一区温度175℃，二区温度175℃，三区温度185℃，四区温度185℃，五区温度185℃，六区温度165℃，七区温度165℃，八区温度165℃，模头温度185℃，螺杆转速为250r/min。
实施例2
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：
一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，它由如下重量份的原料组成：
所述增强纤维为碳纤维；所述阻燃剂是由溴代三嗪12份、三氧化二锑3份和磷酸三苯酯1.2份组成的混合物。
所述聚四氟乙烯为分子量在3万、粒径在3μm的低分子量聚四氟乙烯。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:0.9组成的混合物。
所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的加工参数为：一区温度178℃，二区温度178℃，三区温度188℃，四区温度188℃，五区温度188℃，六区温度168℃，七区温度168℃，八区温度168℃，模头温度188℃，螺杆转速为280r/min。
实施例3
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：
一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，它由如下重量份的原料组成：
所述增强纤维为碳纤维；所述阻燃剂是由溴代三嗪14份、三氧化二锑3.5份和磷酸三苯酯1.5份组成的混合物。
所述聚四氟乙烯为分子量在5万、粒径在5μm的低分子量聚四氟乙烯。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:1组成的混合物。
所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的加工参数为：一区温度180℃，二区温度180℃，三区温度190℃，四区温度190℃，五区温度190℃，六区温度170℃，七区温度170℃，八区温度170℃，模头温度190℃，螺杆转速为300r/min。
实施例4
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：
一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，它由如下重量份的原料组成：
所述增强纤维为碳纤维；所述阻燃剂是由溴代三嗪16份、三氧化二锑4份和磷酸三苯酯1.8份组成的混合物。
所述聚四氟乙烯为分子量在8万、粒径在8μm的低分子量聚四氟乙烯。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:1.1组成的混合物。
所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的加工参数为：一区温度182℃，二区温度182℃，三区温度192℃，四区温度192℃，五区温度192℃，六区温度172℃，七区温度172℃，八区温度172℃，模头温度192℃，螺杆转速为320r/min。
实施例5
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：
一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，它由如下重量份的原料组成：
所述增强纤维为碳纤维；所述阻燃剂是由溴代三嗪18份、三氧化二锑5份和磷酸三苯酯2份组成的混合物。
所述聚四氟乙烯为分子量在1-10万、粒径在1-10μm的低分子量聚四氟乙烯。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:1.2组成的混合物。
所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的加工参数为：一区温度185℃，二区温度185℃，三区温度195℃，四区温度195℃，五区温度195℃，六区温度175℃，七区温度175℃，八区温度175℃，模头温度195℃，螺杆转速为350r/min。
实施例1-5制得的高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料的接卸物理性能如表1所示。
表1
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 拉伸强度(Mpa) | 45 | 52 | 56 | 54 | 48 |
| 伸长率(％) | 5 | 5.4 | 5.8 | 5.6 | 5.2 |
| 弯曲强度(Mpa) | 150 | 164 | 172 | 148 | 157 |
| 弯曲模量(Mpa) | 6800 | 7200 | 7500 | 7300 | 7000 |
| 冲击强度(KJ/m2) | 10.3 | 11.6 | 12.4 | 12.1 | 10.8 |
| 比重(g/cm3) | 1.20 | 1.22 | 1.25 | 1.24 | 1.21 |
| 阻燃性UL-94 | V0 | V0 | V0 | V0 | V0 |
从表1可以看出，本发明制得的高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料强度高，阻燃效果好，综合性能优异。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，其特征在于：所述材料由如下重量份的原料制备而成：
其中，所述增强纤维为碳纤维；所述阻燃剂是由溴代三嗪10-18份、三氧化二锑2-5份和磷酸三苯酯1-2份组成的混合物；所述聚四氟乙烯为分子量在1-10万、粒径在1-10μm的低分子量聚四氟乙烯；
所述高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按上述重量配比称取HIPS树脂、SBS弹性体、增强纤维、阻燃剂、碳黑、聚四氟乙烯、白矿油、偶联剂、润滑剂和抗氧剂混合均匀，得到混合物；
(2)将上述混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料；
所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的加工参数为：一区温度175-185℃，二区温度175-185℃，三区温度185-195℃，四区温度185-195℃，五区温度185-195℃，六区温度165-175℃，七区温度165-175℃，八区温度165-175℃，模头温度185-195℃，螺杆转速为250-350r/min。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，其特征在于：所述材料由如下重量份的原料制备而成：
3.根据权利要求1所述的一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，其特征在于：所述材料由如下重量份的原料制备而成：
4.根据权利要求1所述的一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
5.根据权利要求1所述的一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
6.根据权利要求1所述的一种高强度高流动碳纤增强阻燃HIPS材料，其特征在于：所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:0.8-1.2组成的混合物。
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