CN109825059B - 一种聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金及其制备方法和一种应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，按重量份计，包括以下组分：聚丙烯和聚苯醚和聚苯乙烯100份，其中聚丙烯占10‑60%、聚苯醚占10‑60%、苯乙烯占5‑30%；相容剂5‑25份；聚磷酸盐类化合物10‑60份。本发明的聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金具有熔融时烟雾释放量少的优点。

Description

一种聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金及其制备方法和一种 应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金及其制备方法和一种应用。

背景技术

聚苯醚（PPE）本身耐热性较高，力学性能和电性能较好，但是其价格较贵，耐溶剂性能差；聚丙烯（PP）价格便宜，耐溶剂性能优良，但是耐热性较低，且注塑时容易翘曲。聚苯乙烯。通常的聚苯乙烯（PS）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。三者结合，可以制备出价格适中、耐热性和耐溶剂性能均衡的合金材料。

热塑性树脂组合物尤其是聚苯醚、聚丙烯、聚苯乙烯组合物在熔融时会放出大量的烟雾。燃烧时的烟雾释放是因为各组分燃烧不充分造成的，很容易散发出黑烟，为了解决这个技术问题，现有的技术中往往需要在组合物配方中添加一种或多种协效剂或者使用环保类阻燃剂（如有机硅类阻燃剂，但是有机硅类阻燃剂的阻燃效率很低，应用受限），才能达到减少燃烧时生烟的效果；但是，熔融时的烟雾释放是一些分子量较小的化合物的挥发、或者低聚物受热分解、挥发，形成的烟雾。两者机理并不相同，因此，解决的方法也不同。

由于聚苯醚、聚丙烯、聚苯乙烯在熔融注塑时烟雾释放量大，在生产三元合金过程中往往需要强烈通风系统，但是烟雾不能直接排入大气，需要额外进行环保处理，增加了生产成本，也会给操作的工人带来生命健康的损害。因此，根据市场需求急需解决三元合金在熔融注塑时烟雾释放量大的缺陷。

中国专利CN102719014A公开了一种聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，具有刚性、韧性、加工性能之间优良的平衡，可以应用于各个领域，但是其没有对熔融时烟雾释放量进行优化。

发明内容

本发明的目的在于，克服以上技术缺陷，提供一种聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，具有熔融时烟雾释放量少的优点。

本发明的另一目的在于，提供上述聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金的制备方法；以及，聚磷酸盐类化合物在降低聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金在熔融时烟雾释放量的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，按重量份计，包括以下组分：

聚丙烯和聚苯醚和聚苯乙烯 100份，

其中聚丙烯占10-60%、聚苯醚占10-60%、苯乙烯占5-30%；

相容剂 5-25份；

聚磷酸盐类化合物 10-60份。

优选的，按重量份计，包括以下组分：

聚丙烯和聚苯醚和聚苯乙烯 100份，

其中聚丙烯占10-60%、聚苯醚占10-60%、苯乙烯占5-30%；

相容剂 8-18份；

聚磷酸盐类化合物 20-50份。

一般的，聚磷酸盐类化合物如作为阻燃剂，其起用量要很高才能起到良好的阻燃效果，但是，降低熔融时烟雾释放和阻燃没有直接的对应关系。聚磷酸盐化合物的加入可以有效抑制一些小分子化合物的挥发和分解，进而降低熔融时烟雾释放。因此，加入10份聚磷酸盐类化合物后即可起到抑制熔融时烟雾释放的作用，聚磷酸盐类化合物的用量可以是15份、20份、30份至60份，降低熔融时烟雾释放的效果随着聚磷酸盐类化合物用量的上升而提升。

除了聚磷酸盐类化合物外，其它良好阻燃用途的含磷化合物对于降低熔融时烟雾释放效果较差，很难控制熔融时烟雾释放量，如：六苯氧环三磷腈、双酚A-双（磷酸二苯酯）、间苯二酚双[二(2,6-二甲基苯基磷酸酯)]、三苯基氧膦、磷酸三苯酯、叔丁基磷酸三苯酯、三(2,6-二甲苯基)磷酸酯、间苯二酚-双（磷酸二苯酯）、六氨基环三磷腈、六苯氨基环三磷腈、聚二（4-羧基苯氧基）磷腈。

聚丙烯可以是均聚聚丙烯或者共聚聚丙烯，其熔融指数可以是0.5-80g/10min，测试条件为230℃，2.16kg。共聚聚丙烯可以是乙烯-丙烯共聚物。

聚苯醚可以是聚2,6-二甲基苯酚、聚（2,6-二甲基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2,6-二乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-乙基-6-正丙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2,6-二正丙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-正丁基-1,4- 亚苯基）醚、聚（2-乙基-6-异丙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-氯乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-羟乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-氯乙基-1,4-亚苯基）醚中的至少一种；优选为聚（2,6-二甲基-1,4-亚苯基）醚、聚（2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基）醚、聚（2,6-二乙基-1,4-亚苯基）醚、聚2,6-二甲基苯酚中的一种。

聚苯乙烯是由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。

所述的相容剂选自链烯基芳香族化合物与共轭二烯烃的氢化嵌段共聚物。

所述的链烯基芳香族化合物与共轭二烯烃的氢化嵌段共聚物为A-B-A型三嵌段共聚物；所述的A嵌段为乙烯基芳香族化合物的聚合物；所述的B嵌段为共轭二烯化合物的氢化聚合物。

所述的乙烯基芳香族化合物选自苯乙烯、烷基苯乙烯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯中的至少一种；所述的共轭二烯化合物选自丁二烯、异戊二烯中的至少一种。

所述的乙烯基芳香族化合物是选择性氢化的，其中，共轭二烯化合物的聚合物氢化率可以是50-100%。

本发明的A-B-A型嵌段共聚物可以是聚苯乙烯-氢化聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物，其中分子量5万-30万，氢化聚异戊二烯占该嵌段共聚物含量的50-80%，氢化率≥80%；优选的，分子量15万-20万，氢化聚异戊二烯占该嵌段共聚物含量的60-70%，氢化率≥90%。

所述的聚磷酸盐类化合物选自聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐中的至少一种。

优选的，所述的聚磷酸盐类化合物选自聚磷酸铵。

按重量份计，还包括0-100份的增强纤维；所述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、晶须中的至少一种。

本发明根据其他性能需求，还可以根据其他性能加入填充剂，所述的填充剂选自氧化铝、炭黑、粘土、磷酸锆、高岭土、碳酸钙、铜粉、硅藻土、石墨、云母、硅石、二氧化钛、沸石、滑石粉、玻璃珠、玻璃粉末、硅灰石、有机纤维、玄武岩纤维、竹纤维、麻纤维、纤维素纤维、芳纶纤维中的至少一种。

按重量份计，还包括0-10份的助剂；所述的助剂选自抗氧剂、偶联剂、润滑剂、耐候剂、着色剂中的至少一种。

所述的润滑剂选自硬脂酸盐类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、硬脂酸酯类润滑剂中的至少一种；所述的硬脂酸盐类润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的至少一种；所述的脂肪酸类润滑剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、脂肪酸酯中的至少一种；所述的硬脂酸酯类润滑剂选自单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。

所述热稳定剂为有机亚磷酸酯，优选为亚磷酸三苯酯、亚磷酸三-(2,6-二甲基苯基 ) 酯、亚磷酸三-壬基苯基酯、二甲基苯膦酸酯或磷酸三甲酯。

所述抗氧剂为有机亚磷酸酯、烷基化的一元酚或者多元酚、多元酚和二烯的烷基化反应产物、对甲酚或者二环戊二烯的丁基化反应产物、烷基化的氢醌类、羟基化的硫代二苯基醚类、亚烷基 - 双酚、苄基化合物或多元醇酯类抗氧剂。

所述光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂或二苯甲酮类光稳定剂中的至少一种。

所述增塑剂为邻苯二甲酸酯。

所述着色剂为颜料或染料。

上述聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金的制备方法，包括以下步骤：按照配比将聚丙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、相容剂、聚磷酸盐类化合物加入高速混料机中混合均匀，再投入双螺杆挤出机中，侧喂增强纤维，挤出造粒得到聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，螺杆各区间温度为一区180-195℃，二至九区200-240℃。

聚磷酸盐类化合物在降低聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金在熔融时烟雾释放量的应用，聚丙烯和聚苯醚和聚苯乙烯100份，聚磷酸盐类化合物10-60份。

本发明具有如下有益效果

本发明通过在合金中加入聚磷酸盐类化合物，意外的发现其能够有效降低三元合金在熔融过程中的分子量相对较小的分子的挥发和一些聚合物的分解、挥发，因此降低了熔融时的烟雾释放，减少了对环境的污染。进一步的，聚磷酸铵对于熔融时烟雾释放量的降低最有效。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。

实施例和对比例三元合金的制备方法：按照配比将聚丙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、相容剂、聚磷酸盐类化合物、助剂加入高速混料机中混合均匀，再投入双螺杆挤出机中，侧喂增强纤维，挤出造粒得到聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，螺杆各区间温度为一区180-195℃，二至九区200-240℃。

实施例及对比例使用以下原料，但不限制本发明：

相容剂：聚苯乙烯-氢化聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物，氢化率≥90%；

润滑剂：有机硅类润滑剂；

各性能测试方法：

（1）熔融时合金烟雾释放量：在240℃下熔融注塑，目测注塑嘴处的烟雾释放量，进行评分，1-10分，分数越高，烟雾释放量越多。

表1：实施例和对比例各组分配比（重量份）及各性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	对比例1	对比例2
										PP	30	30	30	30	30	30	30	30	30
PPE	60	60	60	60	60	60	60	60	60
										PS	10	10	10	10	10	10	10	10	10
相容剂	10	10	10	10	10	10	10	10	10
										聚磷酸铵	10	15	20	50	60	-	-	-	-
三聚氰胺磷酸盐	-	-	-	-	-	15	-	-	-
										三聚氰胺聚磷酸盐	-	-	-	-	-	-	15	-	-
六苯氧环三磷腈	-	-	-	-	-	-	-	-	50
										玻璃纤维	30	30	30	30	30	30	30	30	30
润滑剂	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
										抗氧剂168	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
熔融时合金烟雾释放量	6	4	3	1	1	5	5	10	9

从实施例1-5可以看出，加入10份聚磷酸铵即可起到有效降低熔融时烟雾释放量的效果，随着聚磷酸铵用量的上升，熔融时的烟雾释放会得到更好的抑制；当聚磷酸铵用量达到20份后，熔融时的烟雾释放量已经很小，继续增加用量达到50份后，对烟雾释放的抑制已经达到最强，再继续增加聚磷酸铵的用量抑制烟雾释放的效果也不再增加，反而会增加成本或者影响其他性能。

从实施例2/6/7可以看出，聚磷酸铵对于熔融时烟雾释放速率的抑制比三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐要好。

从对比例2可以看出，六苯氧环三磷腈是很好的阻燃剂，但是其用量为50份时并不能有效抑制熔融时的烟雾释放。

Claims (7)

1.一种聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

聚丙烯和聚苯醚和聚苯乙烯 100份，

其中聚丙烯占10-60%、聚苯醚占10-60%、苯乙烯占5-30%；

相容剂 5-25份；

聚磷酸盐类化合物 10-60份；

聚磷酸盐类化合物选自聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐中的至少一种；

所述的相容剂选自聚苯乙烯-氢化聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物，分子量15万-20万，氢化聚异戊二烯占该嵌段共聚物含量的60-70%，氢化率≥90%。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

聚丙烯和聚苯醚和聚苯乙烯 100份，

其中聚丙烯占10-60%、聚苯醚占10-60%、苯乙烯占5-30%；

相容剂 8-18份；

聚磷酸盐类化合物 20-50份。

3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，其特征在于，所述的聚磷酸盐类化合物选自聚磷酸铵。

4.根据权利要求1或2所述的聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，其特征在于，按重量份计，还包括0-100份的增强纤维；所述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、晶须中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，其特征在于，按重量份计，还包括0-10份的助剂；所述的助剂选自抗氧剂、偶联剂、润滑剂、耐候剂、着色剂中的至少一种。

6.权利要求4所述的聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配比将聚丙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、相容剂、聚磷酸盐类化合物加入高速混料机中混合均匀，再投入双螺杆挤出机中，侧喂增强纤维，挤出造粒得到聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金，螺杆各区间温度为一区180-195℃，二至九区200-240℃。

7.聚磷酸盐类化合物在降低聚丙烯聚苯醚聚苯乙烯三元合金在熔融时烟雾释放量的应用，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

聚丙烯和聚苯醚和聚苯乙烯 100份，

其中聚丙烯占10-60%、聚苯醚占10-60%、苯乙烯占5-30%；

相容剂 5-25份；

聚磷酸盐类化合物 10-60份；

聚磷酸盐类化合物选自聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐中的至少一种；

所述的相容剂选自聚苯乙烯-氢化聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物，分子量15万-20万，氢化聚异戊二烯占该嵌段共聚物含量的60-70%，氢化率≥90%。