CN106366616B - 一种mppo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MPPO复合材料，所述材料包括以下重量百分比含量的原料组分：PPO45～70重量份，聚苯乙烯10～25重量份，阻燃剂3～18重量份，增韧剂2～10重量份，抗氧剂0.1～1重量份，硫化物0.1～1重量份，氧化物0.1～1重量份，所述的PPO粘度为40‑45dl/g。本发明还提供了高冲击高耐热高CTI值无卤阻燃MPPO材料的方法。本发明复合材料的冲击强度和CTI值较高，阻燃效果好，能够通过125℃球压痕实验，综合性能均衡，可以广泛适用于电子产品的外壳，电脑控制系统的灌胶盒等电子电器领域。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体地说，是一种MPPO复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯醚(英文名：Polyphenylene oxiole，简称PPO)是世界五大通用工程塑料之一。其具有刚性大、耐热性高、难燃、强度较高、耐磨、无毒、耐污染等优点。PPO的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一，几乎不受温度、湿度的影响。缺点是耐溶剂性差、制品容易发生应力开裂、缺口冲击强度低，熔体粘度高，加工成型性极差，纯PPO树脂不能采用注射方法成型。利用PPO与聚苯乙烯(PS)在宽广组成范围内的相容性共混来制备PPO/PS型合金，即MPPO，该合金密度小，容易加工，耐水及耐温性好，尺寸稳定性好，广泛适用于制造办公设备、家用电器、电子产品和汽车行业，目前国内已经有较多研究。
随着人类对环保的认识和电子电器产品向高性能微型化的发展，对阻燃MPPO材料的要求越来越高。现在对MPPO材料的要求为：冲击强度高、耐热性能好、阻燃性能高、流动性好和CTI值高。中国专利申请CN 102321359A公开了一种改性聚苯醚PPO，其中记载了在阻燃、热变形、冲击强度等方面改性的技术方案，其热变形温度达到130℃，冲击强度达到17KJ/m2，但是对材料产品的流动性和CTI值没有涉及。
发明内容
本发明正是针对传统MPPO材料在冲击强度、耐热性能和绝缘性能方面的缺陷，提供一种高冲击、高耐热、高CTI值，综合性能均衡的无卤阻燃MPPO材料。
上述发明目的是通过以下技术方案实现的：
一种MPPO复合材料，包括以下重量份的原料组分：
所述PPO粘度满足：40＜PPO粘度＜45dl/g。
优选地，所述的聚苯乙烯是高流动高冲击聚苯乙烯HIPS，冲击强度是80-120J/m，熔指是10-14g/10min。
优选地，所述的阻燃剂是无卤芳香有机磷系阻燃剂，为双酚A一双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、多聚芳基磷酸酯、磷酸三甲苯酯中的一种或几种。无卤芳香有机磷阻燃剂热稳定性高、挥发性低、阻燃效率高，与PPO的相容性好，能够改善PPO树脂的流动性。
优选地，所述的增韧剂是苯乙烯系嵌段共聚物，是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物中的一种或几种。
优选的，所述的抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(-4-羟基-3，5二叔丁基苯基)丙酸正十八醇酯(抗氧剂1076)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)中的任一种或几种。
优选地，所述的氧化物是氧化锌、氧化镁、氧化钙中的一种或几种。
优选地，所述的硫化物是硫化锌、硫化镁中的一种或几种。
本发明的第二个目的是提供一种MPPO复合材料的制备方法，为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种MPPO复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配比称取各原料：
所述PPO粘度满足：40dl/g＜PPO粘度＜45dl/g；
(2)将称好的各种原料投入混合机中混匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒。
所述的混合机转速是200-300r/min，搅拌2～5分钟。
所述的双螺杆挤出机的加工温度为220～250℃，螺杆转速为500～600r/min。
本发明优点在于：
1.本发明采用40dl/g＜粘度＜45dl/g的PPO，能使材料的冲击强度和流动性均衡，能够通过125℃球压痕测试。所采用的聚苯乙烯可以提高材料的加工流动性，提高材料的CTI值；所采用的阻燃剂能有效提高材料的阻燃性能和材料的加工流动性；所采用的增韧剂能有效改善材料的冲击性能；所采用的抗氧剂可以有效阻断、抑制或延缓聚合物氧化或自动氧化过程，提高复合材料在加工过程中的抗氧化性能和使用过程中的抗老化性能；所采用的硫化物和氧化物可作为提高CTI助剂。
2.本发明在使用双螺杆挤出时，原料分散性较好，采用剪切稍强的组合，使原料充分分散，从而保证材料的质量稳定；制备得到的MPPO复合材料成本低、CTI值高、阻燃效果好、复合材料环保，耐热性高、冲击强度高、流动性强，综合性能均衡，可以广泛用于电子产品的外壳，电脑控制系统的灌胶盒等电子电器领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明。
由于市面上常用的PPO粘度规格为35、40、45、52dl/g，本发明实施例中40dl/g＜粘度＜45dl/g的PPO采用复配方式制成，以得到目标粘度的PPO。
实施例1 MPPO复合材料的制备
PPO由以下两种重量百分比含量的PPO复配而成：PPO，其特性粘度为40dl/g，80％；PPO，其特性粘度为45dl/g，20％，聚苯乙烯是高流动高冲击聚苯乙烯HIPS，冲击强度是90J/m，熔指是14g/10min(200℃，5kg)。阻燃剂是间苯二酚双(二苯基磷酸酯)，增韧剂是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，抗氧剂是抗氧剂1010和168，硫化物是硫化锌，氧化物是氧化锌。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：PPO 45kg，聚苯乙烯25kg，阻燃剂18kg，增韧剂8kg，抗氧剂1kg，硫化锌1kg，氧化锌1kg。将称好的各原料放入混合机中，200r/min混合2min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒；所述的双螺杆挤出机的加工温度为220～250℃，挤出机包括七个温区，其中一段220℃，二段240℃，三段250℃，四段250℃，五段250℃，六段245℃，七段245℃，螺杆转速600r/min。
实施例2 MPPO复合材料的制备
PPO由以下两种重量百分比含量的PPO复配而成：PPO，其特性粘度为40dl/g，70％；PPO，其特性粘度为45dl/g，30％，聚苯乙烯是高流动高冲击聚苯乙烯HIPS，冲击强度是110J/m，熔指是11g/10min(200℃，5kg)。阻燃剂是多聚芳基磷酸酯，增韧剂是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，抗氧剂是抗氧剂1076和168。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：PPO 53kg，聚苯乙烯20kg，阻燃剂15kg，增韧剂10kg，抗氧剂1kg。将称好的各原料放入混合机中，300r/min混合2min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒；所述的双螺杆挤出机的加工温度为220～250℃，挤出机包括七个温区，其中一段230℃，二段245℃，三段250℃，四段250℃，五段250℃，六段245℃，七段240℃，螺杆转速600r/min。
实施例3 MPPO复合材料的制备
PPO的特性粘度为40dl/g。聚苯乙烯是高流动高冲击聚苯乙烯HIPS，冲击强度是100J/m，熔指是12g/10min(200℃，5kg)。阻燃剂是磷酸三苯酯，增韧剂是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，抗氧剂是抗氧剂1076和168。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：PPO 65kg，聚苯乙烯22kg，阻燃剂10kg，增韧剂3kg，抗氧剂0.2kg。将称好的各原料放入混合机中，200r/min混合5min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒；所述的双螺杆挤出机的加工温度为220～250℃，挤出机包括七个温区，其中一段225℃，二段245℃，三段255℃，四段255℃，五段255℃，六段250℃，七段245℃，螺杆转速500r/min。
实施例4 MPPO复合材料的制备
PPO的特性粘度为45dl/g。聚苯乙烯是高流动高冲击聚苯乙烯HIPS，冲击强度是100J/m，熔指是12g/10min(200℃，5kg)。阻燃剂是磷酸三甲酯，增韧剂是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，抗氧剂是抗氧剂1010和168。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：PPO 65kg，聚苯乙烯22kg，阻燃剂10kg，增韧剂3kg，抗氧剂0.2kg。将称好的各原料放入混合机中，200r/min混合3min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒；所述的双螺杆挤出机的加工温度为220～250℃，挤出机包括七个温区，其中一段220℃，二段240℃，三段250℃，四段250℃，五段250℃，六段245℃，七段245℃，螺杆转速600r/min。
实施例5 MPPO复合材料的制备
PPO由以下两种重量百分比含量的PPO复配而成：PPO，其特性粘度为40dl/g，80％；PPO，其特性粘度为45dl/g，20％。聚苯乙烯是高流动高冲击聚苯乙烯HIPS，冲击强度是100J/m，熔指是12g/10min(200℃，5kg)。阻燃剂是双酚A一双(二苯基磷酸酯)，增韧剂是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，抗氧剂是抗氧剂1076和168。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：PPO 65kg，聚苯乙烯22kg，阻燃剂10kg，增韧剂3kg，抗氧剂0.2kg。将称好的各原料放入混合机中，250r/min混合2min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒；所述的双螺杆挤出机的加工温度为220～250℃，挤出机包括七个温区，其中一段220℃，二段240℃，三段250℃，四段250℃，五段250℃，六段245℃，七段245℃，螺杆转速500r/min。
实施例6 MPPO复合材料的制备
PPO由以下两种重量百分比含量的PPO复配而成：PPO，其特性粘度为40dl/g，80％；PPO，其特性粘度为45dl/g，20％。聚苯乙烯是高流动高冲击聚苯乙烯HIPS，冲击强度是100J/m，熔指是12g/10min(200℃，5kg)。阻燃剂是磷酸三乙酯，增韧剂是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，抗氧剂是抗氧剂1010和168。硫化物是硫化锌，氧化物是氧化锌。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：PPO 65kg，聚苯乙烯22kg，阻燃剂10kg，增韧剂3kg，抗氧剂0.2kg，硫化锌0.3kg，氧化锌0.5kg。将称好的各原料放入混合机中，300r/min混合2min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒；所述的双螺杆挤出机的加工温度为220～250℃，挤出机包括七个温区，其中一段220℃，二段240℃，三段250℃，四段250℃，五段250℃，六段245℃，七段245℃，螺杆转速600r/min。
实施例7 MPPO复合材料的制备
PPO由以下两种重量百分比含量的PPO复配而成：PPO，其特性粘度为40dl/g，80％；PPO，其特性粘度为45dl/g，20％。聚苯乙烯是高流动高冲击聚苯乙烯HIPS，冲击强度是100J/m，熔指是12g/10min(200℃，5kg)。阻燃剂是间苯二酚双(二苯基磷酸酯)，增韧剂是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，抗氧剂是抗氧剂1010和168。硫化物是硫化镁，氧化物是氧化镁。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：PPO 70kg，聚苯乙烯10kg，阻燃剂16kg，增韧剂2kg，抗氧剂0.2kg，硫化镁0.3kg，氧化镁0.5kg。将称好的各原料放入混合机中，250r/min混合3min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒；所述的双螺杆挤出机的加工温度为220～250℃，挤出机包括七个温区，其中一段220℃，二段240℃，三段250℃，四段250℃，五段250℃，六段245℃，七段245℃，螺杆转速600r/min。
表1实施例1-7的MPPO复合材料的原料配方
对实施例1-7制备得到的MPPO复合材料进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2实施例1-7制得MPPO复合材料的性能测试结果
结合表1和表2，从实施例1-2可知，PPO添加量的增加使材料的拉伸强度、弯曲强度变大，冲击强度增加，机械性能增加，热变形温度提高，材料的耐热性增加，熔指降低，流动性下降；硫化物和氧化物的添加会提高材料的CTI值。由于增韧剂对材料流动性和冲击强度的影响要大于PPO，因此实施例7与实施例1-2相比，材料的熔指提高，材料的冲击强度降低，但是材料的机械性能和热变形温度提高；从实施例3-5中可知，PPO粘度的增加，提高了材料的冲击强度和耐热性，降低了材料的流动性，通过使用两种不同粘度的PPO复配以得到粘度在40dl/g和45dl/g之间的PPO，可以使材料的综合性能最优。从实施例5-6可知，氧化物和硫化物的加入可以一定程度上增加材料的CTI值。本发明通过采用粘度在40至45dl/g之间的PPO和PS合金体系，和传统的合金体系相比，本发明体系均衡了材料冲击强度、流动性、耐热性和CTI值，材料的综合性能优异。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种MPPO复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料组分：
所述PPO粘度满足：40dl/g＜PPO粘度＜45dl/g；
PPO由以下两种重量百分比含量的PPO复配而成：PPO，其特性粘度为40dl/g，80％；PPO，其特性粘度为45dl/g，20％；
所述的氧化物是氧化锌、氧化镁、氧化钙中的一种或几种；
所述的硫化物是硫化锌、硫化镁中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的MPPO复合材料，其特征在于，所述的聚苯乙烯是高流动高冲击聚苯乙烯HIPS，冲击强度是80-120J/m，熔指是10-14g/10min。
3.根据权利要求1所述的MPPO复合材料，其特征在于，所述的阻燃剂是无卤芳香有机磷系阻燃剂，为双酚A一双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、多聚芳基磷酸酯、磷酸三甲苯酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的MPPO复合材料，其特征在于，所述的增韧剂是苯乙烯系嵌段共聚物，是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的MPPO复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(-4-羟基-3，5二叔丁基苯基)丙酸正十八醇酯、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯中的任一种或几种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhou Yang Inventor after: Zhang Xiuwen Inventor after: Tan Weihong Inventor after: Zhang Xiaohu Inventor after: Li Jianmin Inventor after: Liu Jiguan Inventor after: Cui Qingtao Inventor after: Li Wei Inventor before: Zhou Yang Inventor before: Ji Jiaxuan Inventor before: Li Bin Inventor before: Liu Jiguan Inventor before: Zhang Xiuwen Inventor before: Tan Weihong Inventor before: Cui Qingtao Inventor before: Li Wei |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |