CN109627454A - 用于聚苯乙烯的阻燃剂、阻燃聚苯乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

用于聚苯乙烯的阻燃剂、阻燃聚苯乙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于聚苯乙烯的阻燃剂、阻燃聚苯乙烯材料及其制备方法，主要包括以下步骤：提供改性木质素，改性木质素的制备方法包括以下步骤：将木质素、苯乙烯和1,4‑丁二烯混合，然后加入聚乙烯醇溶液和含有铈盐的硫酸溶液，于40～55℃反应3～6小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素；将第一反应物与磷酸和改性木质素混合，升温至90～110℃反应至产生气泡，再于220～240℃反应1～3小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂，第一反应物为尿素和/或三聚氰胺。由于该用于聚苯乙烯的阻燃剂中含有与聚苯乙烯分子相似的结构，并含有柔性链段和刚性结构，因此与聚苯乙烯之间的相容性非常好，同时还能提高聚苯乙烯的韧性和耐热性。

Description

用于聚苯乙烯的阻燃剂、阻燃聚苯乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及一种用于聚苯乙烯的阻燃剂、阻燃聚苯乙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯(Polystyrene，PS)是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。聚苯乙烯易加工成型，并具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好等优点，可广泛用于轻工市场、日用装璜、照明指示和包装等方面。在电气方面更是良好的绝缘材料和隔热保温材料，可以制作各种仪表外壳、灯罩、光学化学仪器零件、透明薄膜、电容器介质层等。但其性脆和极易燃烧的缺点限制了其进一步应用，聚苯乙烯易出现应力开裂，且遇火后分解产生苯乙烯单体、苯乙烯二聚体及碳氢化合物，聚苯乙烯燃烧时易产生带明火的熔融滴落，能够引燃其他易燃物，即便移走火源仍能持续燃烧，因此在堆放及建筑施工过程中极易发生火灾。对聚苯乙烯进行阻燃和增韧改性显得极为重要，目前主要通过向聚苯乙烯树脂中添加各种膨胀阻燃剂和增韧剂来提高其阻燃性能和韧性，但是传统阻燃剂和增韧剂与聚苯乙烯相容性差，降低了其机械强度。
发明内容
基于此，有必要提供一种与聚苯乙烯相容性较好的用于聚苯乙烯的阻燃剂。
一种用于聚苯乙烯的阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
提供改性木质素，所述改性木质素的制备方法包括以下步骤：将木质素、苯乙烯和1,4-丁二烯混合，然后加入聚乙烯醇溶液和含有铈盐的硫酸溶液，于40～55℃反应3～6小时，冷却、过滤、干燥，得到所述改性木质素；
将第一反应物与磷酸和所述改性木质素混合，升温至90～110℃反应至产生气泡，再于220～240℃反应1～3小时，得到所述用于聚苯乙烯的阻燃剂，所述第一反应物为尿素和/或三聚氰胺。
本发明通过苯乙烯和1,4-丁二烯对木质素进行改性得到改性木质素，然后使改性木质素与磷酸及尿素或三聚氰胺反应，生成用于聚苯乙烯的阻燃剂，其具体反应原理如图1～2所示，其中R1为R2为
由于该用于聚苯乙烯的阻燃剂中含有与聚苯乙烯分子相似的结构，因此与聚苯乙烯之间的相容性非常好，而含有成炭性非常好的木质素结构则使得其阻燃效果更佳，在赋予聚苯乙烯阻燃性能的同时，还不会影响聚苯乙烯的机械强度。同时，该用于聚苯乙烯的阻燃剂中含有柔性链段和刚性结构，在赋予聚苯乙烯阻燃性能的同时，还能提高聚苯乙烯的韧性和耐热性。此外，该用于聚苯乙烯的阻燃剂的主要原料木质素，属于造纸工业废弃物，将其回收用于制备用于聚苯乙烯的阻燃剂，大幅降低了阻燃剂的成本，也节省了额外添加增韧剂的成本。
在其中一个实施例中，所述木质素、所述苯乙烯和所述1,4-丁二烯的质量比为1:(0.4～0.6):(0.4～0.6)。
在其中一个实施例中，所述铈盐的质量为所述木质素的质量的1％～5％，所述硫酸溶液的浓度为0.4mol/L～0.6mol/L，所述硫酸溶液与所述铈盐的体积质量比为(90～110)mL:1g。
在其中一个实施例中，所述聚乙烯醇溶液的质量百分比为8％～12％，所述聚乙烯醇溶液的质量为所述木质素的质量的2％～5％。
在其中一个实施例中，所述铈盐为硫酸铈铵、硝酸铈铵、硫酸铈和硝酸铈中的一种。
在其中一个实施例中，所述第一反应物与所述磷酸和所述改性木质素的质量比为1:(0.8～1.2):(0.2～1)。
本发明还提供了一种用于聚苯乙烯的阻燃剂，根据上述制备方法制备得到。
本发明还提供了一种阻燃聚苯乙烯材料，主要由以下原料制备得到：聚苯乙烯和上述用于聚苯乙烯的阻燃剂。
在其中一个实施例中，所述聚苯乙烯和所述用于聚苯乙烯的阻燃剂的质量比为1:(0.1～0.35)。
本发明还提供了一种上述阻燃聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：将所述聚苯乙烯和所述用于聚苯乙烯的阻燃剂混合并挤出成型，得到所述阻燃聚苯乙烯材料。
附图说明
图1为木质素、苯乙烯和1,4-丁二烯的反应原理；
图2为尿素、磷酸和改性木质素的反应原理。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例的用于聚苯乙烯的阻燃剂的制备方法，包括以下步骤S1～S2：
S1、提供改性木质素，改性木质素的制备方法包括以下步骤：将木质素、苯乙烯和1,4-丁二烯混合，然后加入聚乙烯醇溶液和含有铈盐的硫酸溶液，于40～55℃反应3～6小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
S2、将第一反应物与磷酸和所述改性木质素混合，升温至90～110℃反应至产生气泡，再于220～240℃反应1～3小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂，第一反应物为尿素和/或三聚氰胺。
本实施例通过苯乙烯和1,4-丁二烯对木质素进行改性得到改性木质素，然后使改性木质素与磷酸及尿素或三聚氰胺反应，生成用于聚苯乙烯的阻燃剂，其具体反应原理如图1～2所示，其中R1为 R2为 由于该用于聚苯乙烯的阻燃剂中含有与聚苯乙烯分子相似的结构，因此与聚苯乙烯之间的相容性非常好，而含有成炭性非常好的木质素结构则使得其阻燃效果更佳，在赋予聚苯乙烯阻燃性能的同时，还不会影响聚苯乙烯的机械强度。同时，该用于聚苯乙烯的阻燃剂中含有柔性链段和刚性结构，在赋予聚苯乙烯阻燃性能的同时，还能提高聚苯乙烯的韧性和耐热性。此外，该用于聚苯乙烯的阻燃剂的主要原料木质素，属于造纸工业废弃物，将其回收用于制备用于聚苯乙烯的阻燃剂，大幅降低了阻燃剂的成本，也节省了额外添加增韧剂的成本。
在一个具体示例中，木质素、苯乙烯和1,4-丁二烯的质量比为1:(0.4～0.6):(0.4～0.6)。具体地，木质素为酸木质素，由于碱木质素没有经过磺化，含有较多的盐等杂质，后续制备阻燃剂难以成型。
在一个具体示例中，铈盐的质量为木质素的质量的1％～5％，硫酸溶液的浓度为0.4mol/L～0.6mol/L，硫酸溶液与铈盐的体积质量比为(90～110)mL:1g。
在一个具体示例中，聚乙烯醇溶液的质量百分比为8％～12％，聚乙烯醇溶液的质量为木质素的质量的2％～5％。
在一个具体示例中，铈盐为硫酸铈铵、硝酸铈铵、硫酸铈和硝酸铈中的一种。
在一个具体示例中，尿素或三聚氰胺与磷酸和改性木质素的质量比为1:(0.8～1.2):(0.2～1)。
在一个具体示例中，升温时的升温速率为15～25℃/min。
本发明一实施例的阻燃聚苯乙烯材料，主要由以下原料制备得到：聚苯乙烯和上述用于聚苯乙烯的阻燃剂。
在一个具体示例中，聚苯乙烯和所述用于聚苯乙烯的阻燃剂的质量比为1:(0.1～0.35)。
本发明一实施例的阻燃聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：将聚苯乙烯和用于聚苯乙烯的阻燃剂混合并挤出成型，得到阻燃聚苯乙烯材料。
可选地，聚苯乙烯和用于聚苯乙烯的阻燃剂混合后通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，挤出时一区温度为130～150℃、二区温度为150～170℃、三区温度为160～180℃、四区温度为170～190℃、五区温度为180～200℃、六区温度为190～210℃、机头温度为190～200℃。
以下为具体实施例。
实施例1
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
实施例2
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于55℃搅拌反应3小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的三聚氰胺、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至110℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于220℃的恒温炉内继续反应3小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
实施例3
将10质量份的酸木质素、2质量份的苯乙烯和2质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
实施例4
将10质量份的酸木质素、8质量份的苯乙烯和8质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
实施例5
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.2mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的8％，硫酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为80mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为130℃、二区温度为150℃、三区温度为160℃、四区温度为170℃、五区温度为180℃、六区温度为190℃、机头温度为190℃。
实施例6
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为20％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的8％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为150℃、二区温度为170℃、三区温度为180℃、四区温度为190℃、五区温度为200℃、六区温度为210℃、机头温度为200℃。
实施例7
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硝酸铈铵的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硝酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硝酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
实施例8
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硫酸铈的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
实施例9
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硝酸铈的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硝酸铈的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硝酸铈的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
实施例10
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、5质量份的磷酸和1质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
实施例11
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、14质量份的磷酸和12质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
实施例12
将10质量份的酸木质素、5质量份的苯乙烯和5质量份的1,4-丁二烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.5mol/L的硫酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，硫酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，得到改性木质素。
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚苯乙烯的阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与40质量份用于聚苯乙烯的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
对比例1
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的酸木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
对比例2
将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的醋酸乙烯改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到阻燃剂。
将100质量份聚苯乙烯与25质量份阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
对比例3
将100质量份聚苯乙烯和25质量份阻燃剂聚磷酸铵在高混机中充分混合，再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到聚苯乙烯材料，挤出时一区温度为140℃、二区温度为160℃、三区温度为170℃、四区温度为180℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、机头温度为195℃。
对比例4
将10质量份的酸木质素和5质量份的苯乙烯投入到反应釜中。然后将含有硫酸铈铵的0.5mol/L的盐酸溶液、质量百分比为10％的聚乙烯醇溶液加入到反应釜中，硫酸铈铵的质量为酸木质素质量的3％，盐酸溶液与硫酸铈铵的体积质量比为100mL:1g，聚乙烯醇溶液的质量为酸木质素质量的3％。然后于45℃搅拌反应4小时，冷却、过滤、干燥，无法得到改性木质素。
对各实施例和对比例所制得的聚苯乙烯材料进行缺口冲击强度(GB/T1843-1996标准)、玻璃化温度及氧指数(GB/T2406-93标准)测试，结果如表1所示。从表1可知，本申请实施例的阻燃聚苯乙烯材料与对比例的聚苯乙烯材料相比，不仅具有优异的阻燃性，而且具有更好的抗冲击韧性和耐热性能。
表1
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于聚苯乙烯的阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供改性木质素，所述改性木质素的制备方法包括以下步骤：将木质素、苯乙烯和1,4-丁二烯混合，然后加入聚乙烯醇溶液和含有铈盐的硫酸溶液，于40～55℃反应3～6小时，冷却、过滤、干燥，得到所述改性木质素；
将第一反应物与磷酸和所述改性木质素混合，升温至90～110℃反应至产生气泡，再于220～240℃反应1～3小时，得到所述用于聚苯乙烯的阻燃剂，所述第一反应物为尿素和/或三聚氰胺。
2.根据权利要求1所述的用于聚苯乙烯的阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述木质素、所述苯乙烯和所述1,4-丁二烯的质量比为1:(0.4～0.6):(0.4～0.6)。
3.根据权利要求1所述的用于聚苯乙烯的阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述铈盐的质量为所述木质素的质量的1％～5％，所述硫酸溶液的浓度为0.4mol/L～0.6mol/L，所述硫酸溶液与所述铈盐的体积质量比为(90～110)mL:1g。
4.根据权利要求1所述的用于聚苯乙烯的阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的质量百分比为8％～12％，所述聚乙烯醇溶液的质量为所述木质素的质量的2％～5％。
5.根据权利要求1所述的用于聚苯乙烯的阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述铈盐为硫酸铈铵、硝酸铈铵、硫酸铈和硝酸铈中的一种。
6.根据权利要求1所述的用于聚苯乙烯的阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述第一反应物与所述磷酸和所述改性木质素的质量比为1:(0.8～1.2):(0.2～1)。
7.一种用于聚苯乙烯的阻燃剂，其特征在于，根据权利要求1～6任一项所述的制备方法制备得到。
8.一种阻燃聚苯乙烯材料，其特征在于，主要由以下原料制备得到：聚苯乙烯和权利要求7所述的用于聚苯乙烯的阻燃剂。
9.根据权利要求8所述的阻燃聚苯乙烯材料，其特征在于，所述聚苯乙烯和所述用于聚苯乙烯的阻燃剂的质量比为1:(0.1～0.35)。
10.一种权利要求8或9所述的阻燃聚苯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述聚苯乙烯和所述用于聚苯乙烯的阻燃剂混合并挤出成型，得到所述阻燃聚苯乙烯材料。
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