CN106543578A - 一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其由下列重量份的组分制成:聚苯乙烯100份,增韧剂5~10份,抗氧剂2~3份,润滑剂1~1.5份,热稳定剂2.5~3份,分散剂1.5~2份,相容剂4~5份,成核剂2~3份,光稳定剂1~2份,改性陶土17~22份。本发明还公开了该聚苯乙烯材料的制造方法。本发明提供的聚苯乙烯材料具有较强的阻燃性能和力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料,特别是涉及一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料及其制造方法。
背景技术
聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物,英文名称为Polystyrene,日文名称为ポリスチロール,简称PS。聚苯乙烯的玻璃化温度80~90℃,非晶态密度1.04~1.06克/立方厘米,晶体密度1.11~1.12克/立方厘米,熔融温度240℃,电阻率为1020~1022欧·厘米,导热系数30℃时0.116瓦/(米·开)。通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物,具有优良的绝热、绝缘和透明性,长期使用温度0~70℃,但脆,低温易开裂,此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。聚苯乙烯作为五大通用塑料之一,主要应用于包装、电子、建筑、汽车、家电、日用品等行业。
公开号为CN100558808、公告日为2009.11.11、申请人为华东理工大学和上海华明高技术(集团)有限公司的中国专利公开了“纳米碳酸钙/聚苯乙烯复合材料及其制备方法”,将纳米碳酸钙从水相转移到有机相,经具有聚合反应活性的表面处理剂离子交换反应包覆处理后,再转移到苯乙烯单体中;通过常规自由基引发聚合反应,即可得到离子键结合型的纳米碳酸钙/聚苯乙烯复合材料;其组分重量百分比为:纳米碳酸钙1~70%,表面处理剂0.1~10%,聚苯乙烯20~98.9%。这种复合材料可直接用于成型制品,也可作为母料与其它聚合物共混制作新的复合材料。虽然该专利有效改善了聚苯乙烯材料的力学性能,但是在阻燃性能方面仍然存在较差的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其具有较强的阻燃性能和力学性能。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其由下列重量份的组分制成:聚苯乙烯100份,增韧剂5~10份,抗氧剂2~3份,润滑剂1~1.5份,热稳定剂2.5~3份,分散剂1.5~2份,相容剂4~5份,成核剂2~3份,光稳定剂1~2份,改性陶土17~22份。
优选地,本发明所述增韧剂为SEBS。
优选地,本发明所述抗氧剂为抗氧剂T501。
优选地,本发明所述润滑剂为油酸酰胺。
优选地,本发明所述热稳定剂为硬脂酸锌。
优选地,本发明所述分散剂为EBS。
优选地,本发明所述相容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
优选地,本发明所述成核剂为滑石粉。
优选地,本发明所述光稳定剂为UV-326。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述阻燃高强度的聚苯乙烯材料的制造方法。
为解决上述技术问题,技术方案是:
一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料的制造方法,包括下列步骤:
(1)将土萆薢洗净后风干,用药材粉碎机粉碎后得到土萆薢粉,将土萆薢粉加入10倍重量的75%质量分数的乙醇水溶液中,置于微波提取器中500W微波功率、75℃条件下提取15min,风冷10min后得到提取液,将提取液减压抽滤后旋转蒸除溶剂,置于烘箱中100℃下烘至恒重得到土萆薢提取物;
(2)将步骤(1)得到的土萆薢提取物加入45倍体积的乙酸乙酯中,加热至50℃后磁力搅拌2h,静置10h后取出,过滤后将滤渣弃去,将滤液减压浓缩成油状物,置于烘箱中100℃下烘至恒重得到土萆薢基脂肪酸;
(3)将陶土置于烘箱中200℃下烘干2小时,冷却后加入15倍重量的水中,搅拌均匀后得到陶土浆,将步骤(2)得到的土萆薢基脂肪酸加入10倍重量的无水乙醇中,搅拌至完全溶解后加入陶土浆中,加热至50℃后搅拌2h,将得到的反应浆液抽滤,将滤饼用无水乙醇洗涤3次后置于烘箱中100℃下烘至恒重,取出后研磨至200目得到改性陶土;
(4)按重量份称取各组分,将各组分投入高混机中混合10min后得到混合料,将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒,干燥后得到阻燃高强度的聚苯乙烯材料,双螺杆挤出机的螺杆转速为350r/min,螺杆长径比为42,螺杆温度为185℃,料筒温度为205℃,机头温度为为225℃。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
陶土是一种无机填料,具有良好的阻燃性能,均匀分散于聚苯乙烯基体中时能起到很好的增强作用,不过其表面含有大量羟基,呈现亲水性,所以直接添加于疏水性的聚苯乙烯时的分散性较差和相容性较差,难以达到理想的增强效果,本发明先通过微波辅助乙醇提取法对土萆薢进行提取得到含有大量脂肪酸的土萆薢提取物,然后通过乙酸乙酯对土萆薢提取物进行脱蛋白纯化处理得到脂肪酸含量进一步提高的土萆薢基脂肪酸,再通过土萆薢基脂肪酸对陶土进行了表面改性处理,表面改性处理过程中土萆薢基脂肪酸在陶土表面形成了单分子层包覆,前者的憎水基团朝外将陶土表面的亲水性变成了疏水性得到了改性陶土,改性陶土能均匀的分散于聚苯乙烯基体中并起到很好的增强作用,进而大大提高聚苯乙烯材料的阻燃性能和力学性能;土萆薢基脂肪酸的原料来源于天然植物土萆薢,与陶土之间的亲和性非常好,而且比较环保。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明,在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
实施例1
阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其由下列重量份的组分制成:聚苯乙烯100份,SEBS10份,抗氧剂T501 2份,油酸酰胺1.1份,硬脂酸锌2.9份,EBS 1.7份,苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物4.4份,滑石粉2.1份,UV-326 1.6份,改性陶土18份。
其制造方法包括下列步骤:
(1)将土萆薢洗净后风干,用药材粉碎机粉碎后得到土萆薢粉,将土萆薢粉加入10倍重量的75%质量分数的乙醇水溶液中,置于微波提取器中500W微波功率、75℃条件下提取15min,风冷10min后得到提取液,将提取液减压抽滤后旋转蒸除溶剂,置于烘箱中100℃下烘至恒重得到土萆薢提取物;
(2)将步骤(1)得到的土萆薢提取物加入45倍体积的乙酸乙酯中,加热至50℃后磁力搅拌2h,静置10h后取出,过滤后将滤渣弃去,将滤液减压浓缩成油状物,置于烘箱中100℃下烘至恒重得到土萆薢基脂肪酸;
(3)将陶土置于烘箱中200℃下烘干2小时,冷却后加入15倍重量的水中,搅拌均匀后得到陶土浆,将步骤(2)得到的土萆薢基脂肪酸加入10倍重量的无水乙醇中,搅拌至完全溶解后加入陶土浆中,加热至50℃后搅拌2h,将得到的反应浆液抽滤,将滤饼用无水乙醇洗涤3次后置于烘箱中100℃下烘至恒重,取出后研磨至200目得到改性陶土;
(4)按重量份称取各组分,将各组分投入高混机中混合10min后得到混合料,将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒,干燥后得到阻燃高强度的聚苯乙烯材料,双螺杆挤出机的螺杆转速为350r/min,螺杆长径比为42,螺杆温度为185℃,料筒温度为205℃,机头温度为为225℃。
实施例2
阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其由下列重量份的组分制成:聚苯乙烯100份,SEBS8份,抗氧剂T501 2.4份,油酸酰胺1.3份,硬脂酸锌2.7份,EBS 1.5份,苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物5份,滑石粉2份,UV-326 1.2份,改性陶土20份。
该阻燃高强度的聚苯乙烯材料的制造方法与实施例1相同。
实施例3
阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其由下列重量份的组分制成:聚苯乙烯100份,SEBS6份,抗氧剂T501 2.1份,油酸酰胺1.5份,硬脂酸锌2.5份,EBS 1.9份,苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物4.2份,滑石粉2.5份,UV-326 2份,改性陶土22份。
该阻燃高强度的聚苯乙烯材料的制造方法与实施例1相同。
实施例4
阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其由下列重量份的组分制成:聚苯乙烯100份,SEBS9份,抗氧剂T501 2.8份,油酸酰胺1份,硬脂酸锌3份,EBS 1.8份,苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物4.8份,滑石粉2.4份,UV-326 1.5份,改性陶土21份。
该阻燃高强度的聚苯乙烯材料的制造方法与实施例1相同。
实施例5
阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其由下列重量份的组分制成:聚苯乙烯100份,SEBS7份,抗氧剂T501 2.5份,油酸酰胺1.2份,硬脂酸锌2.8份,EBS 2份,苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物4份,滑石粉3份,UV-326 1.8份,改性陶土19份。
该阻燃高强度的聚苯乙烯材料的制造方法与实施例1相同。
实施例6
阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其由下列重量份的组分制成:聚苯乙烯100份,SEBS5份,抗氧剂T501 3份,油酸酰胺1.4份,硬脂酸锌2.6份,EBS 1.6份,苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物4.5份,滑石粉2.7份,UV-326 1.4份,改性陶土17份。
该阻燃高强度的聚苯乙烯材料的制造方法与实施例1相同。
通过测试,实施例1-6以及对比例的阻燃性能和力学性能如下表所示,其中,对比例为公开号为CN100558808的中国专利,阻燃性能方面参照GB/T 2406-2008测试出各材料的氧指数,氧指数越高则阻燃性能越强,力学性能方面参照GB/T 8812-2007测试出各材料的弯曲强度,参照GB/T 8813-2008测试出各材料的压缩强度,弯曲强度、压缩强度越高则力学性能越强:
由上表可看出:实施例1-6的氧指数明显高于对比例,弯曲强度和压缩强度方面则略高于对比例,具有较强的阻燃性能和力学性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其特征在于,其由下列重量份的组分制成:聚苯乙烯100份,增韧剂5~10份,抗氧剂2~3份,润滑剂1~1.5份,热稳定剂2.5~3份,分散剂1.5~2份,相容剂4~5份,成核剂2~3份,光稳定剂1~2份,改性陶土17~22份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其特征在于:所述增韧剂为SEBS。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其特征在于:所述抗氧剂为抗氧剂T501。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其特征在于:所述润滑剂为油酸酰胺。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其特征在于:所述热稳定剂为硬脂酸锌。
6.根据权利要求5所述的一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其特征在于:所述分散剂为EBS。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其特征在于:所述相容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
8.根据权利要求7所述的一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其特征在于:所述成核剂为滑石粉。
9.根据权利要求8所述的一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料,其特征在于:所述光稳定剂为UV-326。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的一种阻燃高强度的聚苯乙烯材料的制造方法,其特征在于,包括下列步骤:
(1)将土萆薢洗净后风干,用药材粉碎机粉碎后得到土萆薢粉,将土萆薢粉加入10倍重量的75%质量分数的乙醇水溶液中,置于微波提取器中500W微波功率、75℃条件下提取15min,风冷10min后得到提取液,将提取液减压抽滤后旋转蒸除溶剂,置于烘箱中100℃下烘至恒重得到土萆薢提取物;
(2)将步骤(1)得到的土萆薢提取物加入45倍体积的乙酸乙酯中,加热至50℃后磁力搅拌2h,静置10h后取出,过滤后将滤渣弃去,将滤液减压浓缩成油状物,置于烘箱中100℃下烘至恒重得到土萆薢基脂肪酸;
(3)将陶土置于烘箱中200℃下烘干2小时,冷却后加入15倍重量的水中,搅拌均匀后得到陶土浆,将步骤(2)得到的土萆薢基脂肪酸加入10倍重量的无水乙醇中,搅拌至完全溶解后加入陶土浆中,加热至50℃后搅拌2h,将得到的反应浆液抽滤,将滤饼用无水乙醇洗涤3次后置于烘箱中100℃下烘至恒重,取出后研磨至200目得到改性陶土;
(4)按重量份称取各组分,将各组分投入高混机中混合10min后得到混合料,将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒,干燥后得到阻燃高强度的聚苯乙烯材料,双螺杆挤出机的螺杆转速为350r/min,螺杆长径比为42,螺杆温度为185℃,料筒温度为205℃,机头温度为为225℃。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170329 |
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