CN111363289A - 一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于材料技术领域，提供了一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法，所述聚苯乙烯复合材料包括以下重量分数的原料：高抗冲聚苯乙烯65~85份、改性膨胀型阻燃剂10~30份、酸化石墨5~10份、热稳定剂3~7份以及抗氧剂0.3~1份；其中，所述改性膨胀型阻燃剂是通过氨基硅烷偶联剂对由聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复配得到的复合阻燃剂进行改性得到。本发明改性膨胀型阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯的相容性极佳，优异于现有的膨胀型阻燃剂，与体系中掺杂的少量酸化石墨配合，二者协同配合可显著提高体系的阻燃性能，同时采用热稳定剂和抗氧剂联用，所制备得到的聚苯乙烯复合材料在燃烧时不会产生高腐蚀性的气体，环保无毒，实现阻燃效果与力学性能、加工性能兼优的特点。

Description

一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
高抗冲聚苯乙烯（HIPS），是由弹性体改性聚苯乙烯制成的热塑性材料。由橡胶相和连续的聚苯乙烯相构成的两相体系，已发展为世界上重要的聚合物商品，被广泛应用于汽车、家具、家庭用具、电信、电子、计算机、一次性用品、医药、包装等领域。但HIPS内在的易燃性，使其易引发火灾，存在极大安全隐患，因此对HIPS进行阻燃防护研究具有重要的现实意义。
目前阻燃HIPS材料主要是通过在HIPS中添加阻燃剂的方式来赋予其阻燃性，而常用于HIPS的阻燃剂主要为有机卤系阻燃剂、无机阻燃剂以及膨胀型阻燃剂，其中，有机卤系阻燃HIPS在受热燃烧时容易产生大量有毒、高腐蚀性的气体以及烟雾，对人体和环境都会造成严重危害；而无机阻燃HIPS往往需要添加大量的阻燃剂才能达到一定的阻燃要求，会严重影响HIPS材料的力学性能和加工性能；而膨胀型阻燃剂在潮湿环境下容易吸潮、迁移析出，与HIPS相容性差，也会导致HIPS的力学性能差的问题。
由此可见，现有的阻燃HIPS材料普遍存在有毒，高腐蚀性，不利于环境保护，且阻燃效果与力学性能、加工性能不可兼得的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，旨在解决现有的阻燃HIPS材料普遍存在有毒，高腐蚀性，不利于环境保护，且阻燃效果与力学性能、加工性能不可兼得的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种聚苯乙烯复合材料，所述聚苯乙烯复合材料包括以下重量分数的原料：
高抗冲聚苯乙烯65~85 份、改性膨胀型阻燃剂10~30份、酸化石墨 5~10份、热稳定剂 3~7份以及抗氧剂 0.3~1份；
其中，所述改性膨胀型阻燃剂是通过氨基硅烷偶联剂对由聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复配得到的复合阻燃剂进行改性得到。
本发明实施例还提供一种所述聚苯乙烯复合材料的制备方法，所述方法包括：
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯65~85 份、改性膨胀型阻燃剂10~30份、酸化石墨 5~10份、热稳定剂 3~7份以及抗氧剂 0.3~1份；
将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、热稳定剂以及抗氧剂加入混合机中进行充分混合，得第一混合物；
将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，经充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
本发明实施例提供的聚苯乙烯复合材料，通过在高抗冲聚苯乙烯体系中加入改性膨胀型阻燃剂以及酸化石墨，其中，改性膨胀型阻燃剂是通过氨基硅烷偶联剂对由聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复配得到的复合阻燃剂进行改性而得到，经氨基硅烷偶联剂改性后的聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯的相容性极佳，优异于现有的膨胀型阻燃剂，与高抗冲聚苯乙烯体系中掺杂的少量酸化石墨配合，二者协同配合可显著提高体系的阻燃性能，同时采用热稳定剂和抗氧剂联用，所制备得到的聚苯乙烯复合材料在燃烧时不会产生高腐蚀性的气体，环保无毒，实现阻燃效果与力学性能、加工性能兼优的特点。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了解决现有的阻燃HIPS材料存在有毒，高腐蚀性，不利于环境保护，且阻燃效果与力学性能、加工性能不可兼得的技术问题，本发明实施例通过在高抗冲聚苯乙烯体系中加入改性膨胀型阻燃剂以及酸化石墨，其中，改性膨胀型阻燃剂是通过氨基硅烷偶联剂对由聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复配得到的复合阻燃剂进行改性而得到，经氨基硅烷偶联剂改性后的聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯的相容性极佳，优异于现有的膨胀型阻燃剂，与高抗冲聚苯乙烯体系中掺杂的少量酸化石墨配合，二者协同配合可显著提高体系的阻燃性能，同时采用热稳定剂和抗氧剂联用，所制备得到的聚苯乙烯复合材料在燃烧时不会产生高腐蚀性的气体，环保无毒，实现阻燃效果与力学性能、加工性能兼优的特点。
在本发明实施例中，所述聚苯乙烯复合材料包括以下重量分数的原料：
高抗冲聚苯乙烯65~85 份、改性膨胀型阻燃剂10~30份、酸化石墨 5~10份、热稳定剂 3~7份以及抗氧剂 0.3~1份；
其中，所述改性膨胀型阻燃剂是通过氨基硅烷偶联剂对由聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复配得到的复合阻燃剂进行改性得到。由于氨基硅烷偶联剂在水解后会产生的Si-OH基与聚磷酸铵表面P-OH基反应可进一步形成P-O-Si结构，同时氨基硅烷偶联剂中的-NH-基与聚磷酸铵以及单宁表面-OH基产生分子间氢键作用，从而实现对聚磷酸铵和单宁的疏水改性作用。
在本发明实施例中，氨基硅烷偶联剂可以为单氨基硅烷偶联剂、双氨基硅烷偶联剂、三氨基硅烷偶联剂、多氨基硅烷偶联剂等中一种或者几种混合，具体不做限制；另外，本发明研发过程中采用如乙烯基三乙氧基硅烷、环氧基硅烷偶联剂等其他硅烷偶联剂时，因水解稳定性较差，对复合阻燃剂的改性效果均明显不如氨基硅烷偶联剂。
在本发明实施例中，单宁是一类水溶性、分子量在500~3000 Da之间的酚类化合物，在植物界中广泛分布，是一种重要的次级代谢产物，也是除木质素以外含量最多的一类植物酚类物质，其化学式为C76H52O46，含炭量高、苯环和杂环结构多，在受热条件下可与聚磷酸铵发生化学反应，其刚性结构有助于膨胀结构的形成。
在本发明实施例中，所述改性膨胀型阻燃剂的制备方法为将氨基硅烷偶联剂加入到去离子水中进行充分水解，氨基硅烷偶联剂与去离子水的质量比为1:15，通过水浴45℃下超声振荡至氨基硅烷偶联剂充分水解完为止，备用；将聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁按比例加入到无水乙醇中进行超声振荡至均匀混合为止，聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁的质量比例优选为2:（0.5~1）:1；进而将上述水解后的氨基硅烷偶联剂缓慢滴加到聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂的混合溶液中，氨基硅烷偶联剂与复合阻燃剂的质量比例优选为0.005~0.01:1，将上述反应体系在水浴60℃下反应 6小时，真空过滤后，用去离子水和乙醇反复冲洗数次，并在60℃下真空干燥，即得。
在本发明实施例中，所述酸化石墨是由天然鳞片石墨通过酸性氧化剂（如硫酸、硝酸与双氧水，高锰酸钾）处理后得到的层间化合物，购自山东双瑜碳素有限公司，规格型号EG855，膨胀率（cc/g）250:1，纯度98~99%，水分＜1%。
在本发明实施例中，所述改性膨胀型阻燃剂与酸化石墨的质量比例优选为2~3:1。经氨基硅烷偶联剂改性由聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复配得到的复合阻燃剂得到的改性膨胀型阻燃剂，与高抗冲聚苯乙烯体系中掺杂的少量酸化石墨配合，二者协同配合可显著提高体系的阻燃性能。
在本发明实施例中，所述热稳定剂为钙锌类热稳定剂、钡锌类热稳定剂的一种。
在本发明实施例中，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种。
在本发明一个优选的实施例中，所述聚苯乙烯复合材料包括以下重量分数的原料：
高抗冲聚苯乙烯70~80 份、改性膨胀型阻燃剂12~25份、酸化石墨 6~8份、热稳定剂 4~6份以及抗氧剂 0.5~0.8份。
在本发明另一个优选的实施例中，所述聚苯乙烯复合材料包括以下重量分数的原料：
高抗冲聚苯乙烯75 份、改性膨胀型阻燃剂18份、酸化石墨 7份、热稳定剂5份以及抗氧剂 0.6份。
本发明实施例还提供了一种所述聚苯乙烯复合材料的制备方法，所述方法包括：
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯65~85 份、改性膨胀型阻燃剂10~30份、酸化石墨 5~10份、热稳定剂 3~7份以及抗氧剂 0.3~1份；
将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、热稳定剂以及抗氧剂加入混合机中进行充分混合，得第一混合物；
将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，经充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
在本发明一个优选的实施例中，所述螺杆挤出机各区的温度为：一区温度120℃~130℃，二区温度130℃~140℃，三区温度150℃~160℃，四区温度170℃~180℃，五区温度180℃~190℃，六区温度190℃~200℃，七区温度190℃~200℃，机头190℃~200℃。
下面结合具体实施例对本发明的聚苯乙烯复合材料的技术效果做进一步的说明，但这些实施例所提及的具体实施方法只是对本发明的技术方案进行的列举解释，并非限制本发明的实施范围，凡是依据上述原理，在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。
实施例1
将氨基硅烷偶联剂KH602加入到去离子水中进行充分水解，KH602与去离子水的质量比为1:15，通过水浴45℃下超声振荡至KH602充分水解完为止，备用；将聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁按比例加入到无水乙醇中进行超声振荡至均匀混合为止，聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁的质量比例为2: 1:1；进而将上述水解后的KH602缓慢滴加到聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂的混合溶液中，KH602与复合阻燃剂的质量比为0.005:1，将上述反应体系在水浴60℃下反应 6小时，真空过滤后，用去离子水和乙醇反复冲洗数次，并在60℃下真空干燥，即得改性膨胀型阻燃剂；
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯65份、改性膨胀型阻燃剂10份、酸化石墨 5份、钙锌类热稳定剂 3份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3份；将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、钙锌类热稳定剂以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯加入混合机中进行充分混合不少于30分钟，得第一混合物；将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，设置挤出工艺参数条件，对物料进行充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
实施例2
将氨基硅烷偶联剂KH602加入到去离子水中进行充分水解，KH602与去离子水的质量比为1:15，通过水浴45℃下超声振荡至KH602充分水解完为止，备用；将聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁按比例加入到无水乙醇中进行超声振荡至均匀混合为止，聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁的质量比例为2: 0.5:1；进而将上述水解后的KH602缓慢滴加到聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂的混合溶液中，KH602与复合阻燃剂的质量比为0.007:1，将上述反应体系在水浴60℃下反应 6小时，真空过滤后，用去离子水和乙醇反复冲洗数次，并在60℃下真空干燥，即得改性膨胀型阻燃剂；
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯85 份、改性膨胀型阻燃剂30份、酸化石墨 10份、钙锌类热稳定剂 7份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 1份；将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、钙锌类热稳定剂以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯加入混合机中进行充分混合不少于30分钟，得第一混合物；将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，设置挤出工艺参数条件，对物料进行充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
实施例3
将氨基硅烷偶联剂KH602加入到去离子水中进行充分水解，KH602与去离子水的质量比为1:15，通过水浴45℃下超声振荡至KH602充分水解完为止，备用；将聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁按比例加入到无水乙醇中进行超声振荡至均匀混合为止，聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁的质量比例为2: 0.5:1；进而将上述水解后的KH602缓慢滴加到聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂的混合溶液中，KH602与复合阻燃剂的质量比为0.005:1，将上述反应体系在水浴60℃下反应 6小时，真空过滤后，用去离子水和乙醇反复冲洗数次，并在60℃下真空干燥，即得改性膨胀型阻燃剂；
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯85 份、改性膨胀型阻燃剂10份、酸化石墨 10份、钡锌类热稳定剂 7份以及三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 1份；将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、钡锌类热稳定剂以及三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯加入混合机中进行充分混合不少于30分钟，得第一混合物；将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，设置挤出工艺参数条件，对物料进行充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
实施例4
将氨基硅烷偶联剂KH602加入到去离子水中进行充分水解，KH602与去离子水的质量比为1:15，通过水浴45℃下超声振荡至KH602充分水解完为止，备用；将聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁按比例加入到无水乙醇中进行超声振荡至均匀混合为止，聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁的质量比例为2: 0.5:1；进而将上述水解后的KH602缓慢滴加到聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂的混合溶液中，KH602与复合阻燃剂的质量比为0.005:1，将上述反应体系在水浴60℃下反应 6小时，真空过滤后，用去离子水和乙醇反复冲洗数次，并在60℃下真空干燥，即得改性膨胀型阻燃剂；
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯70 份、改性膨胀型阻燃剂12份、酸化石墨 6份、钙锌类热稳定剂 4份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 0.5份；将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、钙锌类热稳定剂以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯加入混合机中进行充分混合不少于30分钟，得第一混合物；将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，设置挤出工艺参数条件，对物料进行充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
实施例5
将氨基硅烷偶联剂KH602加入到去离子水中进行充分水解，KH602与去离子水的质量比为1:15，通过水浴45℃下超声振荡至KH602充分水解完为止，备用；将聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁按比例加入到无水乙醇中进行超声振荡至均匀混合为止，聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁的质量比例为2: 0.5:1；进而将上述水解后的KH602缓慢滴加到聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂的混合溶液中，KH602与复合阻燃剂的质量比为0.005:1，将上述反应体系在水浴60℃下反应 6小时，真空过滤后，用去离子水和乙醇反复冲洗数次，并在60℃下真空干燥，即得改性膨胀型阻燃剂；
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯80 份、改性膨胀型阻燃剂25份、酸化石墨 8份、钙锌类热稳定剂 6份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 0.8份；将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、钙锌类热稳定剂以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯加入混合机中进行充分混合不少于30分钟，得第一混合物；将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，设置挤出工艺参数条件，对物料进行充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
实施例6
将氨基硅烷偶联剂KH602加入到去离子水中进行充分水解，KH602与去离子水的质量比为1:15，通过水浴45℃下超声振荡至KH602充分水解完为止，备用；将聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁按比例加入到无水乙醇中进行超声振荡至均匀混合为止，聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁的质量比例为2: 0.5:1；进而将上述水解后的KH602缓慢滴加到聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂的混合溶液中，KH602与复合阻燃剂的质量比为0.005:1，将上述反应体系在水浴60℃下反应 6小时，真空过滤后，用去离子水和乙醇反复冲洗数次，并在60℃下真空干燥，即得改性膨胀型阻燃剂；
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯75 份、改性膨胀型阻燃剂18份、酸化石墨 7份、钙锌类热稳定剂5份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6份；将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、钙锌类热稳定剂以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯加入混合机中进行充分混合不少于30分钟，得第一混合物；将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，设置挤出工艺参数条件，对物料进行充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
实施例7
将氨基硅烷偶联剂KH602加入到去离子水中进行充分水解，KH602与去离子水的质量比为1:15，通过水浴45℃下超声振荡至KH602充分水解完为止，备用；将聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁按比例加入到无水乙醇中进行超声振荡至均匀混合为止，聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁的质量比例为2: 0.5:1；进而将上述水解后的KH602缓慢滴加到聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂的混合溶液中，KH602与复合阻燃剂的质量比为0.005:1，将上述反应体系在水浴60℃下反应 6小时，真空过滤后，用去离子水和乙醇反复冲洗数次，并在60℃下真空干燥，即得改性膨胀型阻燃剂；
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯70 份、改性膨胀型阻燃剂15份、酸化石墨 10份、钙锌类热稳定剂 4份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 0.5份；将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、钙锌类热稳定剂以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯加入混合机中进行充分混合不少于30分钟，得第一混合物；将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，设置挤出工艺参数条件，对物料进行充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
以上实施例1-7中螺杆挤出机的挤出工艺的主要参数见下表1所示。
Figure 558590DEST_PATH_IMAGE001
为对上述实施例1-7所制备得到的聚苯乙烯复合材料进行相关性能测试，将上述实施例1-7所制备得到的聚苯乙烯复合材料分别用注塑机注塑成各种标准试条，制样过程中注塑机各段温度设定为1段195℃、2段195℃、3段195℃；放置48 h后按相关标准测试材料力学以及燃烧性能。
其中，测试项目包括：采用氧指数测试仪测试材料的氧指数（LOI），参照国标GB／T2406；采用垂直燃烧仪测试材料的垂直燃烧（UL-94），参照国标GB／T2408；采用高铁高精度拉力试验机测试材料的拉伸强度，参照国标GB／T1040；采用数显悬臂梁冲击试验机测试材料的无缺口抗冲击强度，参照国标GB／T 1633；测试结果见下表2所示。
Figure 318473DEST_PATH_IMAGE002
综上，从表2可知，本发明实施例1-7提供的聚苯乙烯复合材料均实现了阻燃效果与力学性能、加工性能兼优的特点，说明本发明实施例通过经氨基硅烷偶联剂改性后的聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂，改善了其与高抗冲聚苯乙烯体系的相容性，同时可与高抗冲聚苯乙烯体系中掺杂的少量酸化石墨配合，二者协同配合可显著提高体系的阻燃性能的同时并不会降低该聚苯乙烯体系的相关力学性能；另外，本发明在研发过程中发现改性膨胀型阻燃剂虽然与高抗冲聚苯乙烯体系中掺杂的少量酸化石墨配合，可显著提高体系的阻燃性能，但阻燃性能的提升效果也受到二者实际比例使用的影响，当改性膨胀型阻燃剂与酸化石墨的质量比例为2~3:1时，阻燃效果的提升更为明显，具体见表2中本发明实施例1、2、4、6的阻燃性能。
本发明在前期研发过程中，还尝试了在高抗冲聚苯乙烯体系中添加其他的复配阻燃剂，但均无法获得阻燃性能与力学性能兼优的特点，具体见以下对比例1-5：
对比例1
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯85 份、实施例2所得的改性膨胀型阻燃剂30份、石墨粉 10份、钙锌类热稳定剂 7份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 1份；其余制备工艺过程同实施例2。
对比例2
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯85 份、实施例2所得的改性膨胀型阻燃剂30份、钙锌类热稳定剂 7份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 1份；其余制备工艺过程同实施例2。
对比例3
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯85 份、复配阻燃剂（由磷酸二甲苯酯、硼酸锌以及酚醛树脂按质量比2:0.5:1复配获得）30份、酸化石墨10份、钙锌类热稳定剂7份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 1份；其余制备工艺过程同实施例2。
对比例4
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯85 份、改性膨胀型阻燃剂（由氨基硅烷偶联剂对聚磷酸铵、碳酰胺以及酚醛树脂按质量比2:0.5:1复配阻燃剂改性而得）30份、酸化石墨 10份、钙锌类热稳定剂 7份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 1份；其余制备工艺过程同实施例2。
对比例5
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯85 份、复配阻燃剂（由聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁按质量比2:0.5:1复配获得）30份、酸化石墨10份、钙锌类热稳定剂 7份以及四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 1份；其余制备工艺过程同实施例2。
将上述对比例1-5所制备得到的聚苯乙烯复合材料分别用注塑机注塑成各种标准试条，放置48 h后按相关标准测试材料力学以及燃烧性能，测试结果见下表3所示。
Figure 567052DEST_PATH_IMAGE003
综上，从表3可知，对比例1-5通过在高抗冲聚苯乙烯体系中添加不同的复配阻燃剂，所带来的阻燃效果并不理想，而且还会对高抗冲聚苯乙烯体系力学性能有所降低，主要原因在于体系各组分之间的相容性受限，尤其对比例4采用酚醛树脂作为膨胀型阻燃剂的炭源，以及对比例5采用未进行氨基硅烷偶联剂改性的复配阻燃剂，其阻燃剂在高抗冲聚苯乙烯体系中与高抗冲聚苯乙烯的相容效果差，难以均匀分散，而导致高抗冲聚苯乙烯体系的阻燃性能以及力学性能受到一定影响。另外，结合实施例2与对比例2中相关性能测试结果可知，经氨基硅烷偶联剂改性后的聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯的相容性有所改善，使得其与高抗冲聚苯乙烯体系中掺杂的酸化石墨配合，二者协同配合可显著提高体系的阻燃性能的同时，实现阻燃效果与力学性能、加工性能兼优的特点。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯复合材料包括以下重量分数的原料：
高抗冲聚苯乙烯65~85 份、改性膨胀型阻燃剂10~30份、酸化石墨 5~10份、热稳定剂 3~7份以及抗氧剂 0.3~1份；
其中，所述改性膨胀型阻燃剂是通过氨基硅烷偶联剂对由聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁复配得到的复合阻燃剂进行改性得到。
2.如权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂与复合阻燃剂的质量比例为0.005~0.01:1。
3.如权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述复合阻燃剂中聚磷酸铵、碳酰胺以及单宁的质量比例为2:（0.5~1）:1。
4.如权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述改性膨胀型阻燃剂与酸化石墨的质量比例为2~3:1。
5.如权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述热稳定剂为钙锌类热稳定剂、钡锌类热稳定剂的一种。
6.如权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种。
7.如权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯复合材料包括以下重量分数的原料：
高抗冲聚苯乙烯70~80 份、改性膨胀型阻燃剂12~25份、酸化石墨 6~8份、热稳定剂 4~6份以及抗氧剂 0.5~0.8份。
8.如权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯复合材料包括以下重量分数的原料：
高抗冲聚苯乙烯75 份、改性膨胀型阻燃剂18份、酸化石墨 7份、热稳定剂5份以及抗氧剂 0.6份。
9.一种如权利要求1~8任一项权利要求所述聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
按照如下配方称取各重量份原料：高抗冲聚苯乙烯65~85 份、改性膨胀型阻燃剂10~30份、酸化石墨 5~10份、热稳定剂 3~7份以及抗氧剂 0.3~1份；
将所述高抗冲聚苯乙烯、改性膨胀型阻燃剂、酸化石墨、热稳定剂以及抗氧剂加入混合机中进行充分混合，得第一混合物；
将所述第一混合物输送到螺杆挤出机中，经充分熔融、塑化、共混处理后，挤出造粒、干燥，即得。
10.如权利要求9所述的聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述螺杆挤出机各区的温度为：一区温度120℃~130℃，二区温度130℃~140℃，三区温度150℃~160℃，四区温度170℃~180℃，五区温度180℃~190℃，六区温度190℃~200℃，七区温度190℃~200℃，机头190℃~200℃。
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