CN109608808A - 一种抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法与应用，其中，抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，包括以下重量份的各组分：聚苯乙烯20‑65份，增韧剂15‑20份，相容剂2‑5份，增韧协效剂5‑20份，阻燃剂10‑20份，阻燃协效剂1‑5份，抗静电剂10‑15份，加工助剂0.2‑1.0份；所述苯乙烯‑马来酸酐共聚物或/和MPE；所述增韧协效剂为乙烯共聚物，乙烯共聚物的密度为0.880‑0.965g/cm3，熔体流动速率在190℃、2.16kg的条件下为0.3‑20g/10min；抗静电剂为永久型抗静电剂，其成分中包含金属盐和聚氧乙烯。本发明所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，具有良好的冲击韧性，尤其是多轴冲击强度；且具有良好的延展性能和阻燃性能和抗静电性能。

Description

一种抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于改性塑料领域，尤其是涉及一种抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法与应用。
背景技术
聚苯乙烯为通用塑料的第三大品种，它具有透明、成型性好、刚性好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点，在包装、电子、建筑、汽车家电、仪表、日用品和玩具等行业已得到广泛应用。但聚苯乙烯较脆，冲击强度低。因而增加其韧性一直是PS改性的重要课题。另外，聚苯乙烯属于易燃材料。因此，通常需要添加一定量的阻燃剂才能赋予材料良好的阻燃性能。
然而，现有技术中公开的聚苯乙烯复合材料的缺点是没有获得令人满意的冲击韧性和良好的延展性能的综合，而且，现有技术公开的阻燃聚苯乙烯组合物均存在延展性较低的特点。并且，这些技术使用悬臂梁或简支梁缺口冲击强度来评价冲击性能，缺口冲击强度在某种程度上可以评价冲击性能但是不能满足制件的安全性能的评价。本文中使用多轴冲击强度更能全面表征塑料的韧性。
另外，由于聚苯乙烯材料为电的不良导体，在加工和使用过程中容易积累静电荷，当静电电荷积累到一定程度，静电会造成材料吸附灰尘，以及造成材料破坏，还可能产生静电火花放电，引起化工产品库等爆炸起火，造成重大人身事故。
综上所述，为满足高性能材料需求，研究开发出可以通过多轴冲击测试的阻燃抗静电聚苯乙烯复合材料将具有广阔的市场。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，以克服现有技术的缺陷，具有良好的冲击韧性，尤其是多轴冲击强度；且具有良好的延展性能和阻燃性能和抗静电性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，包括以下重量份的各组分：聚苯乙烯20-65份，增韧剂15-20份，相容剂2-5份，增韧协效剂5-20份，阻燃剂10-20份，阻燃协效剂1-5份，抗静电剂10-15份，加工助剂0.2-1.0份；所述的相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物或/和MPE(也即马来酸酐接枝PE)；所述增韧协效剂为乙烯共聚物，乙烯共聚物的密度为0.880-0.965g/cm3，熔体流动速率在190℃、2.16kg的条件下为0.3-20g/10min；抗静电剂为永久型抗静电剂，其成分中包含金属盐和聚氧乙烯。
优选的，乙烯共聚物中的共聚单体为丙烯、丁烯、己烯、辛烯、4-甲基-1-戊烯中的一种或两种以上。
优选的，乙烯共聚物的密度为0.900-0.940g/cm3；增韧协效剂的乙烯含量为80-95％，共聚单体含量为5-20％，增韧协效剂的分子结构包括支化聚合物和线性聚合物，支化度＜5％。
优选的，所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，熔体流动速率在200℃、5kg的条件下为3-6g/10min；悬臂梁缺口冲击强度>9kJ/m2。
优选的，所述的增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；优选的，所述的增韧剂为S/B质量比为30/70的嵌段共聚物。
优选的，所述阻燃剂为溴代三嗪(也即三(三-溴苯基)氰尿酸酯)。
优选的，所述的加工助剂为抗氧剂和/或润滑剂；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、胶体五氧化二锑、三氯化锑、五氯化锑中的一种或两种以上的混合物。
本发明的另一目的在于提出一种制备如上所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物的方法，以制备上述抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的聚苯乙烯、增韧剂、相容剂、增韧协效剂、阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂和加工助剂均匀混合；
(2)将混合后的物料从挤出机的主喂料口喂入，原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到组合物；
其中，所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的熔融是在160-240℃下熔融。
优选的，步骤(2)中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度80-100℃，二区温度150-170℃，三区温度150-170℃，四区温度150-170℃，五区温度170-190℃，六区温度170-190℃，七区温度170-190℃，八区温度170-190℃，九区温度190-200℃，主机转速500-700r/min。
本发明还涉及上述阻燃聚苯乙烯组合物在包装、电子、建筑、汽车家电、仪表、日用品和玩具等行业中的应用。
相对于现有技术，本发明所述的一种抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物具有以下优势：
(1)通过增韧剂的增韧作用与相容剂改善界面强度的作用相结合，实现了材料的优异韧性；
(2)通过采用增韧协效剂与弹性体搭配使用，使弹性体在聚乙烯基体中的分散更加均匀细化，实现了材料优异的延展性能；
(3)具有优异的阻燃性能和抗静电性能。
所述抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物的制备方法与上述抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
一、原料的选择
本发明实施例及对比例选用以下原料：
高抗冲聚苯乙烯：雅仕德，HIPS MA5210；
增韧协效剂：如表2中所述；
增韧剂：巴陵石化，SBS YH-792；
相容剂：上海华雯电子新材料有限公司，SMA 700；
阻燃剂：安尔化工有限公司，FR-245；
阻燃协效剂：上海昭乾化工有限公司，三氧化二锑；
抗氧剂：巴斯夫汽巴1010；
润滑剂：兰化公司EBS；
抗静电剂：三洋化成的PELESTAT 6500。
二、制备方法
将如表1、表2中各实施例或对比例的原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到抗菌阻燃聚苯乙烯组合物。
其中，所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的熔融是在160-240℃下熔融；具体来说，挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度80-100℃，二区温度150-170℃，三区温度150-170℃，四区温度150-170℃，五区温度170-190℃，六区温度170-190℃，七区温度170-190℃，八区温度170-190℃，九区温度190-200℃，主机转速500-700r/min。
表1实施例和对比例的改性聚苯乙烯材料的原料配方(按重量份)
表2实施例1-4及对比例2中采用的增韧协效剂性能指标
三、测试方法
(1)拉伸强度/断裂伸长率：按ISO527测试；速度为50mm/min；
(2)悬臂梁缺口冲击强度：按ISO180测试；
(3)弯曲模量：按ISO178测试，速度为2mm/min；
(4)密度：按ISO1183测试；
(5)熔体流动速率(MFR)：按ISO1133测试，条件230℃，2.16Kg；
(6)多轴冲击强度：按ASTM D3763测试，冲击速度为6.6m/s，冲击头直径为12.7mm，支撑圈直径为76.2mm。
(7)阻燃性能：按UL94标准进行测试
(8)按照GB/T1410-2006测试其表面电阻率。
将实施例1-4和对比例1-3各自的粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表3。
表3实施例和对比例的改性聚苯乙烯材料的测试数据
由产品测试结果可以看出：与实施例相比：对比例1未添加增韧协效剂，虽然其常温性能和实施例3差不多，但是其延展性明显降低(断裂伸长率从58％下降到24％)，而且其低温多轴冲击只有5％为韧性破裂。对比例2与实施例2相比，对比例2未添加相容剂，其低温多轴性能也差，只有20％为韧性破裂；对比例3与实施例3相比，既没有添加增韧剂协同剂，也没有添加相容剂，可以看到，其各项力学性能都有下降，而且其低温多轴冲击100％是脆性破碎。
而使用上海华雯的SMA 700作为相容剂并且添加乙烯共聚物做为增韧协效剂的实施例1-4，其低温多轴冲击全部为韧性破坏。
另外，从实施例1-4与对比例1-3的检测结果可以看出，本发明的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物具有优异的阻燃性能；而且，通过添加抗静电剂，可以使组合物的表面电阻率从1016Ω降低到108Ω，抗静电效果良好。
综上，本发明的组合物，通过增韧剂的增韧作用与相容剂改善界面强度的作用相结合，实现了材料的优异韧性。并且通过采用增韧协效剂与弹性体搭配使用，使弹性体在聚乙烯基体中的分散更加均匀细化，实现了材料优异的延展性能。可以通过超低温(-40℃)多轴冲击测试。另外，本发明的组合物具有优异的阻燃性能，而且，通过添加抗静电剂，可以使组合物的表面电阻率从1016Ω降低到108Ω，抗静电效果良好。
本发明实施例1-4的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物可以广泛用于包装、电子、建筑、汽车家电、仪表、日用品和玩具等行业中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，其特征在于：包括以下重量份的各组分：聚苯乙烯20-65份，增韧剂15-20份，相容剂2-5份，增韧协效剂5-20份，阻燃剂10-20份，阻燃协效剂1-5份，抗静电剂10-15份，加工助剂0.2-1.0份；所述的相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物或/和MPE；所述增韧协效剂为乙烯共聚物，乙烯共聚物的密度为0.880-0.965g/cm3，熔体流动速率在190℃、2.16kg的条件下为0.3-20g/10min；抗静电剂为永久型抗静电剂，其成分中包含金属盐和聚氧乙烯。
2.根据权利要求1所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，其特征在于：乙烯共聚物中的共聚单体为丙烯、丁烯、己烯、辛烯、4-甲基-1-戊烯中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1或2所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，其特征在于：乙烯共聚物的密度为0.900-0.940g/cm3；增韧协效剂的乙烯含量为80-95％，共聚单体含量为5-20％，增韧协效剂的分子结构包括支化聚合物和线性聚合物，支化度＜5％。
4.根据权利要求1所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，熔体流动速率在200℃、5kg的条件下为3-6g/10min；悬臂梁缺口冲击强度>9kJ/m2。
5.根据权利要求1所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述的增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；优选的，所述的增韧剂为S/B质量比为30/70的嵌段共聚物。
6.根据权利要求1所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述阻燃剂为溴代三嗪。
7.根据权利要求1所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述的加工助剂为抗氧剂和/或润滑剂；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、胶体五氧化二锑、三氯化锑、五氯化锑中的一种或两种以上的混合物。
8.一种制备如权利要求1至7任意一项所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将配方量的聚苯乙烯、增韧剂、相容剂、增韧协效剂、阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂和加工助剂均匀混合；
(2)将混合后的物料从挤出机的主喂料口喂入，原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到组合物；
其中，所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的熔融是在160-240℃下熔融。
9.根据权利要求8所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度80-100℃，二区温度150-170℃，三区温度150-170℃，四区温度150-170℃，五区温度170-190℃，六区温度170-190℃，七区温度170-190℃，八区温度170-190℃，九区温度190-200℃，主机转速500-700r/min。
10.权利要求1至7任意一项所述的抗静电、阻燃聚苯乙烯组合物在包装、电子、建筑、汽车家电、仪表、日用品和玩具行业中的应用。
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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: 20190412

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