CN112322020A - 一种聚苯醚树脂组合物及其制备方法和线槽及其制备方法 - Google Patents

一种聚苯醚树脂组合物及其制备方法和线槽及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚苯醚树脂组合物及其制备方法和线槽及其制备方法，涉及复合材料挤出成型技术领域。本发明提供的聚苯醚树脂组合物，按重量份数计，包括以下制备原料：聚苯醚树脂为50～75份；聚苯乙烯树脂为10～30份；增韧剂为4～10份；聚烯烃为1～3份；阻燃剂为5～15份；抑烟剂为1～5份；无机微纳米填料为0～5份；润滑剂为0～1份；主抗氧剂为0～0.5份；辅助抗氧剂为0～0.5份。本发明提供的聚苯醚树脂组合物具有优异的阻燃性和耐高温性，燃烧时烟密度较低，而且具有高冲击韧性和耐刮擦性，适合线槽的挤出成型工艺及在极端环境下的使用。

Description

一种聚苯醚树脂组合物及其制备方法和线槽及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料挤出成型技术领域，具体涉及一种聚苯醚树脂组合物及其制备方法和线槽及其制备方法。
背景技术
PVC是非结晶聚合物，主要用于制备管材和电线绝缘槽。用于电线绝缘槽的PVC具有阻燃优异、成型方便等优点，但PVC耐温度低，在65～85℃开始软化，要求使用环境温度较低，而且PVC热稳定性较差，在光和热的作用下，PVC会逐步分解释放出HCl，燃烧时也会产生HCl有毒气体，产生很大的浓烟，严重危害环境及人体健康。
聚苯醚树脂(PPO)具有良好的机械性能、耐高温、耐水解、阻燃、尺寸稳定性等优点，广泛应用于电子电器、水处理、光伏、5G通讯、新能源电池、军工等领域。但聚苯醚树脂熔融粘度大，缺口冲击敏感性、耐油性差，难以满足线槽挤出成型工艺的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚苯醚树脂组合物及其制备方法和线槽及其制备方法，本发明提供的聚苯醚树脂组合物具有优异的阻燃性和耐高温性，燃烧时烟密度较低，而且具有高冲击韧性和耐刮擦性，适合线槽的挤出成型工艺及在极端环境下的使用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种用于线槽挤出成型的聚苯醚树脂组合物，按重量份数计，包括以下制备原料：
聚苯醚树脂为50～75份；
聚苯乙烯树脂为10～30份；
增韧剂为4～10份；
聚烯烃为1～3份；
阻燃剂为5～15份；
抑烟剂为1～5份；
无机微纳米填料为0～5份；
润滑剂为0～1份；
主抗氧剂为0～0.5份；
辅助抗氧剂为0～0.5份。
优选地，所述聚苯醚树脂为聚(2,6-二甲基苯)醚和2,6-二甲基苯酚中的一种与2,3,6-三甲基苯酚的共聚树脂；所述聚苯醚树脂的特征粘度为0.3～0.5dl/g。
优选地，所述聚苯乙烯树脂为聚苯乙烯均聚物或聚苯乙烯共聚物；所述聚苯乙烯树脂在200℃时的熔融指数小于10。
优选地，所述聚烯烃为聚乙烯；所述聚乙烯在190℃时的熔体流动速率小于4。
优选地，所述阻燃剂为无卤阻燃剂。
优选地，所述抑烟剂为氢氧化镁、氧化镁和氢氧化铝中的一种或几种。
本发明还提供了上述技术方案所述聚苯醚树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
将制备原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒，得到聚苯醚树脂组合物。
优选地，所述双螺杆挤出机的机筒温度为240～260℃，所述双螺杆挤出机的转速为400～450rpm。
本发明还提供了一种线槽，制备原料包括上述技术方案所述聚苯醚树脂组合物或上述技术方案所述制备方法制备得到的聚苯醚树脂组合物。
本发明提供了上述技术方案所述线槽的制备方法，包括以下步骤：将所述聚苯醚树脂组合物进行干燥，然后经注塑或挤出成型，得到线槽。
本发明提供了一种用于线槽挤出成型的聚苯醚树脂组合物，按重量份数计，包括以下制备原料：聚苯醚树脂为50～75份；聚苯乙烯树脂为10～30份；增韧剂为4～10份；聚烯烃为1～3份；阻燃剂为5～15份；抑烟剂为1～5份；无机微纳米填料为0～5份；润滑剂为0～1份；主抗氧剂为0～0.5份；辅助抗氧剂为0～0.5份。在本发明中，聚苯醚树脂能够提高聚苯醚树脂组合物的强度、韧性、阻燃性及耐温性；聚苯乙烯树脂与聚苯醚树脂相容性好，能提高材料的流动性和冲击性能；增韧剂能够提高聚苯醚树脂组合物的韧性和耐老化性；聚烯烃能够提高聚苯醚树脂组合物的韧性和脱模量；阻燃剂能够提高聚苯醚树脂组合物的阻燃性、流动性，但降低了聚苯醚树脂组合物的热变形温度；抑烟剂能够降低聚苯醚树脂组合物在燃烧时的烟密度，减少火灾损失，与阻燃剂复配，能够降低阻燃剂的使用量。本发明提供的聚苯醚树脂组合物具有优异的阻燃性和耐高温性，燃烧时烟密度较低，而且具有高冲击韧性和耐刮擦性，适合线槽的挤出成型工艺及在极端环境下的使用。
具体实施方式
本发明提供了一种用于线槽挤出成型的聚苯醚树脂组合物，按重量份数计，包括以下制备原料：
聚苯醚树脂为50～75份；
聚苯乙烯树脂为10～30份；
增韧剂为4～10份；
聚烯烃为1～3份；
阻燃剂为5～15份；
抑烟剂为1～5份；
无机微纳米填料为0～5份；
润滑剂为0～1份；
主抗氧剂为0～0.5份；
辅助抗氧剂为0～0.5份。
在本发明中，若没有特殊要求，采用的制备原料均为本领域技术人员所熟知的市售产品。
按重量份数计，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括聚苯醚树脂为50～75份，优选为60～65份。在本发明中，所述聚苯醚树脂优选为聚(2,6-二甲基苯)醚和2,6-二甲基苯酚中的一种与2,3,6-三甲基苯酚的共聚树脂。在本发明中，所述聚苯醚树脂的特征粘度优选为0.3～0.5dl/g。
以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括聚苯乙烯树脂为10～30份，优选为20～25份。在本发明中，所述聚苯乙烯树脂优选为聚苯乙烯均聚物或聚苯乙烯共聚物；所述聚苯乙烯树脂在200℃时的熔融指数优选小于10，所述聚苯乙烯树脂的熔融指数测试温度为200℃，质量为5kg，测试标准为ISO 1133。本发明采用上述熔融指数的聚苯乙烯树脂与聚苯醚(PPO)树脂相容性良好，有利于提高聚苯醚树脂组合物的韧性。
以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括增韧剂为4～10份，优选为6～8份。在本发明中，所述增韧剂为丁苯橡胶、氢化丁苯橡胶、接枝氢化丁苯橡胶和乙丙橡胶中的一种或多种；当所述增韧剂包括多种组分时，本发明对各组分的用量比没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的配比即可。在本发明的具体实施例中，所述增韧剂为氢化丁苯橡胶，所述氢化丁苯橡胶的分子量优选为18万～30万。
以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括聚烯烃为1～3份，优选为1～2份。在本发明中，所述聚烯烃优选为聚乙烯，更优选为高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚丙烯(PP)中的一种或多种，更优选为低密度聚乙烯；当所述聚烯烃包括多种组分时，本发明对各组分的用量比没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的配比即可。在本发明中，所述聚乙烯在190℃时的熔体流动速率优选小于4，所述聚乙烯的熔体流动速率测试温度为190℃，质量为2.16kg，测试标准为ISO 1133。
以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括阻燃剂为5～15份，优选为8～10份，具体优选为8份、9份或10份。在本发明中，所述阻燃剂优选为无卤阻燃剂，更优选为阻燃剂BDP、阻燃剂RDP和阻燃剂TPP中的一种或多种；当所述阻燃剂包括多种组分时，本发明对各组分的用量比没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的配比即可。在本发明中，阻燃剂BDP、阻燃剂RDP和阻燃剂TPP满足无卤阻燃的要求，并满足UL-94V-0，同时有利于提高聚苯醚树脂组合物的熔融速率，满足挤出成型要求；抑烟剂在降低烟密度的同时，与磷系阻燃剂有协同作用，能够降低磷系阻燃剂的使用量。
以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括抑烟剂为1～5份，优选为2～4份。在本发明中，所述抑烟剂优选为氢氧化镁、氧化镁和氢氧化铝中的一种或几种，更优选为氢氧化镁；当所述抑烟剂包括多种组分时，本发明对各组分的用量比没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的配比即可。在本发明中，所述抑烟剂优选为改性抑烟剂，所述改性的方法优选为偶联剂表面处理；所述改性抑烟剂的改性活化率优选≥99％，平均粒度优选为D50≤5μm，更优选为D50≤1μm。
以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括无机微纳米填料为0～5份，优选为3～5份。在本发明中，所述无机微纳米填料优选为微纳米硫酸钡；所述无机微纳米填料的粒度优选为D50≤1μm，更优选D50≤0.5μm。在本发明中，无机微纳米填料能够提高聚苯醚树脂组合物的光泽性和耐刮擦性，同时与增韧剂和聚乙烯协同作用，能够提高聚苯醚树脂组合物的韧性。
以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括润滑剂为0～1份，优选为0.5～1份。在本发明中，所述润滑剂优选包括季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺或有机硅酮。
以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括主抗氧剂为0～0.5份，优选为0.2～0.4份。在本发明中，所述主抗氧剂优选为3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或2,2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，本发明提供的聚苯醚树脂组合物包括辅助抗氧剂为0～0.5份，优选为0.2～0.4份。在本发明中，所述辅助抗氧剂优选为亚磷酸三(壬基苯基)或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
本发明还提供了上述技术方案所述聚苯醚树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
将制备原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒，得到聚苯醚树脂组合物。
在本发明中，所述将制备原料加入双螺杆挤出机中的方法优选包括：将聚苯醚树脂从第一重量加料器口加入；将剩余制备原料混合，所得混合料从第二重量加料器口加入。在本发明中，所述剩余制备原料混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为100～150rpm；所述搅拌的时间优选为2～3min。
在本发明中，当所述阻燃剂为液体时，优选将液体阻燃剂从机筒的液体加入口加入。
在本发明中，所述双螺杆挤出机的机筒温度优选为240～260℃，在本发明的具体实施例中，所述双螺杆挤出机的每节机筒温度依次为240℃、250℃、260℃、260℃、260℃、250℃、250℃、250℃、250℃、250℃；所述双螺杆挤出机的转速优选为400～450rpm。本发明采用上述机筒温度以及转速的优势是促进PPO树脂与其他材料充分相容。在本发明中，所述双螺杆挤出机优选为CTE-65双螺杆挤出机，长径比优选为40：1。
本发明优选将双螺杆挤出机挤出的物料依次进行拉条、冷却、切粒和过筛，得到聚苯醚树脂组合物。本发明对所述拉条、冷却、切粒和过筛的具体工艺参数没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的工艺即可。
本发明还提供了一种线槽，制备原料包括上述技术方案所述聚苯醚树脂组合物或上述技术方案所述制备方法制备得到的聚苯醚树脂组合物。
本发明提供了上述技术方案所述线槽的制备方法，包括以下步骤：将所述聚苯醚树脂组合物进行干燥，然后经注塑或挤出成型，得到线槽。
在本发明中，所述干燥的温度优选为90～110℃，更优选为100℃；所述干燥的时间优选为2～4h，更优选为3h。
在本发明中，所述注塑的工艺参数优选包括：
注塑压力：80～140MPa；注塑速度：中速；保压压力：60～100MPa；保压时间：5～10s。
在本发明中，所述挤出成型的工艺参数优选包括：
料筒温度：前段180～200℃，中段200～230℃，后段220～250℃；螺杆挤出速度：慢速；螺杆长径比≧24:1；螺杆压缩比：2.5～3.5。
本发明优选将挤出成型的样品依次进行牵引和切割，得到线槽。
本发明制备的线槽耐老化，使用寿命长。采用本发明提供的聚苯醚树脂组合物制备的线槽能够在极端环境中使用，所述极端环境的环境温度超过80℃，环境湿度超过70％RH。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例采用的制备原料为：
聚苯醚树脂：南通星辰合成材料有限公司芮城分公司生产的LX040聚苯醚树脂；
聚苯乙烯树脂：台湾国乔化学生产的P-350；
增韧剂：岳阳巴陵石化生产的SEBS-503T；
聚烯烃：茂名石化生产的LDPE 951-050；
阻燃剂：磷系阻燃剂，浙江万盛股份有限公司生产的阻燃剂RDP；
抑烟剂：潍坊远东橡塑科技有限公司的改性(活性)氢氧化镁；
无机微纳米填料：佛山集美精化科技有限公司的超微细硫酸钡B-30；
润滑剂：季戊四醇硬脂酸酯(PETS)；
主抗氧剂：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)；
辅助抗氧剂：亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)。
实施例1～6和对比例
将聚苯醚树脂从双螺杆挤出机的第一重量加料器口加入；
将聚苯乙烯树脂、增韧剂、聚烯烃、抑烟剂、无机微纳米填料、润滑剂、主抗氧剂和辅助抗氧剂在100～150rpm的低速搅拌桶中混合2～3min，得到混合料；将所述混合料从第二重量加料器口加入；
将阻燃剂从机筒的液体加入口注入；
设置双螺杆挤出机的机筒温度为240～260℃，具体每节机筒的温度为240℃、250℃、260℃、260℃、260℃、250℃、250℃、250℃、250℃、250℃；转速为400～450rpm，制备原料经过双螺杆挤出机的塑化、熔融，挤出；将挤出的物料依次进行拉条、冷却、切粒和过筛，得到聚苯醚树脂组合物。
实施例1～6和对比例使用的制备原料的重量份数如表1所示。
表1实施例1～6和对比例制备原料的重量份数
Figure BDA0002797399520000071
Figure BDA0002797399520000081
测试例
将实施例1～6和对比例制备的聚苯醚树脂组合物在干燥箱中100℃干燥3h，然后注塑制备成测试样条进行性能测试，所述注塑的工艺参数：注塑压力：60～100MPa；注塑速度：中速；保压压力：40～60MPa；保压时间：3～6s。按照标准ASTM确定测试样条的尺寸；
所得性能测试结果如表2所示。
表2实施例1～6和对比例性能测试结果
Figure BDA0002797399520000082
Figure BDA0002797399520000091
表2中，按照ASTM D-1238规定的方法测试熔体指数(MI)(280℃，g/10min)；
按照ASTM D-638规定的方法测试拉伸强度(MPa)；
按照ASTM D-790规定的方法测试弯曲强度(MPa)和弯曲模量(MPa)；
按照ASTM D-256规定的方法测试Izod缺口冲击强度(J/m)；
按照ASTM D-648规定的方法测试热变形温度(0.45MPa，℃)；
按照UL-94规定的方法测试阻燃性；
按照GB8323.2-2008方法测试烟密度；
光泽性判断，目测。
由表2可以看出，采用本发明提供的聚苯醚树脂组合物制备的复合材料的熔体指数为10.6～13.5(280℃，g/10min)，高于对比例；拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量与对比例相当；Izod缺口冲击强度为170～220J/m，耐冲击性好；热变形温度在125℃以上；UL-94测试阻燃性为V-0级别；烟密度明显低于对比例；光泽性好。说明本发明提供的聚苯醚树脂组合物能够提高复合材料的阻燃性、韧性、耐高温性和耐老化性，而且燃烧后烟密度低，更加环保，能够满足苛刻的使用环境。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于线槽挤出成型的聚苯醚树脂组合物，其特征在于，按重量份数计，包括以下制备原料：
聚苯醚树脂为50～75份；
聚苯乙烯树脂为10～30份；
增韧剂为4～10份；
聚烯烃为1～3份；
阻燃剂为5～15份；
抑烟剂为1～5份；
无机微纳米填料为0～5份；
润滑剂为0～1份；
主抗氧剂为0～0.5份；
辅助抗氧剂为0～0.5份。
2.根据权利要求1所述的聚苯醚树脂组合物，其特征在于，所述聚苯醚树脂为聚(2,6-二甲基苯)醚和2,6-二甲基苯酚中的一种与2,3,6-三甲基苯酚的共聚树脂；所述聚苯醚树脂的特征粘度为0.3～0.5dl/g。
3.根据权利要求1所述的聚苯醚树脂组合物，其特征在于，所述聚苯乙烯树脂为聚苯乙烯均聚物或聚苯乙烯共聚物；所述聚苯乙烯树脂在200℃时的熔融指数小于10。
4.根据权利要求1所述的聚苯醚树脂组合物，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯；所述聚乙烯在190℃时的熔体流动速率小于4。
5.根据权利要求1所述的聚苯醚树脂组合物，其特征在于，所述阻燃剂为无卤阻燃剂。
6.根据权利要求1所述的聚苯醚树脂组合物，其特征在于，所述抑烟剂为氢氧化镁、氧化镁和氢氧化铝中的一种或几种。
7.权利要求1～6任一项所述聚苯醚树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
将制备原料加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒，得到聚苯醚树脂组合物。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的机筒温度为240～260℃，所述双螺杆挤出机的转速为400～450rpm。
9.一种线槽，其特征在于，制备原料包括权利要求1～6任一项所述聚苯醚树脂组合物或权利要求7～8任一项所述制备方法制备得到的聚苯醚树脂组合物。
10.权利要求9所述线槽的制备方法，包括以下步骤：将所述聚苯醚树脂组合物进行干燥，然后经注塑或挤出成型，得到线槽。
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