CN112375367B - 一种高热丝引燃聚苯醚组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高热丝引燃聚苯醚组合物，包括如下重量份的成分：聚苯醚40‑90份、苯乙烯类树脂2‑40份、增韧剂1‑10份、阻燃剂5‑18份、聚甲醛树脂0.1‑3份和金属氧化物0.1‑1份。本发明耐热丝引燃聚苯醚材料中，通过金属氧化物和POM在引燃前期的催化成炭作用，大幅度增强碳层质量，使材料的HWI性能提升明显，并对阻燃具有较好的效果，通过此方法可以制备出具有0级HWI的阻燃PPE材料。

Description

一种高热丝引燃聚苯醚组合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，尤其涉及一种高热丝引燃聚苯醚组合物及其制备方法与应用。
背景技术
热丝引燃评价了材料在电器短路等情况下被电热丝引燃的难易程度，若材料较易被热丝引燃，在电器发生短路时，会被迅速引燃引发火灾。基于安全性的考虑，美国保险商试验所(UL)甚至强制要求用于绝缘带电部件(或绝缘厚度小于0.71mm的带电部件)的塑料材料必须提交热丝点火(HWI)测试结果。
聚苯醚材料(简称PPE)由于具有优异的绝缘性能、阻燃性能和耐热性能，在电器领域得到了广泛使用。但是尽管PPE具有优异的绝缘性能和阻燃性能，PPE的HWI等级很难达到UL规定的0级。当前市面上的具有0级HWI的PPE材料阻燃以增强和填充材料为主；阻燃PPE材料由于一般引入了PS调节流动性，热稳定降低，HWI性能大幅度降低，很少能够达到0级HWI，相关的专利也未有相关报告。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高热丝引燃聚苯醚组合物。所述组合物中，通过金属氧化物和POM在引燃前期的催化成炭作用，大幅度增强碳层质量，使材料的HWI性能提升明显，并对阻燃具有较好的效果，可以制备出具有0级HWI的阻燃PPE材料。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种高热丝引燃聚苯醚组合物，包括如下重量份的成分：聚苯醚40-90份、苯乙烯类树脂2-40份、增韧剂1-10份、阻燃剂5-18份、聚甲醛树脂0.1-3份和金属氧化物0.1-1份。
优选地，所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，包括如下重量份的成分：聚苯醚60-80份、苯乙烯类树脂5-20份、增韧剂1-10份、阻燃剂8-16份、聚甲醛树脂0.5-2.5份和金属氧化物0.1-1份。
优选地，所述金属氧化物为元素周期表在第三周期和第四周期的金属的氧化物；更优选地，所述金属氧化物为氧化锌、氧化锰中的至少一种。
更优选地，所述金属氧化物为氧化锌和氧化锰的复配。
优选地，所述聚苯醚在25℃氯仿中采用乌氏粘度计测定的特性粘度为0.2-0.8dl/g；更优选地，所述聚苯醚在25℃氯仿中采用乌氏粘度计测定的特性粘度为0.4-0.6dl/g。
所述聚苯醚可以使用一种单独特性粘度的聚苯醚树脂，也可以选用几种不同特性粘度聚苯醚树脂的复合物。本申请上述优选的聚苯醚树脂具有更加优异的流动性与综合性能。
优选地，所述聚苯乙烯类树脂为苯乙烯类单体的聚合物、苯乙烯类单体与其他共聚单体的共聚物、苯乙烯类接枝共聚物、苯乙烯类共聚物弹性体中的至少一种；更优选地，所述聚苯乙烯类树脂为高抗冲聚苯乙烯。
聚苯乙烯类树脂可以降低PPE树脂的粘度，进一步提高注塑过程中材料的填料的浸润，提高表观质量。
优选地，所述增韧剂为乙丙橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种；更优选地，所述增韧剂为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
优选地，所述阻燃剂为磷酸酯化合物、磷酸盐中的至少一种；所述磷酸酯化合物为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三环己酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三二甲苯酯、磷酸甲酚基二苯酯、磷酸二甲酚基苯酯、磷酸二甲基乙酯、磷酸甲基二丁酯、磷酸乙基二丙酯、磷酸羟苯基二苯酯、四苯基(双酚-A)二磷酸酯、四苯基间苯二酚二磷酸酯中的至少一种；所述磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、磷酸酰胺、聚磷酸三聚氰胺、聚磷酸铵、聚磷酸酰胺中的至少一种。
优选地，所述聚甲醛为均聚聚甲醛、共聚聚甲醛中的至少一种。
优选地，所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，还包含0-5份的功能添加剂，所述功能添加剂为抗氧剂、热稳定剂、着色剂、脱模剂、紫外线吸收剂、抗滴落剂中的至少一种。
同时，本发明还提供一种所述的高热丝引燃聚苯醚组合物的制备方法，所述方法为：将各成分经过高速混合机混合分散后，得到混合料，然后将混合料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到高热丝引燃聚苯醚组合物。
此外，本发明还提供了所述的高热丝引燃聚苯醚组合物在电器领域中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明耐热丝引燃聚苯醚材料中，通过金属氧化物和POM在引燃前期的催化成炭作用，大幅度增强碳层质量，使材料的HWI性能提升明显，并对阻燃具有较好的效果，通过此方法可以制备出具有0级HWI的阻燃PPE材料。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例只是本发明的典型例，本发明的保护范围并不局限于此。本发明耐热丝引燃聚苯醚组合物的制备方法，其步骤是：先将各成分按照配方比例经过高速混合机分散后，通过双螺杆挤出造粒；其中，挤出工艺为：转速300rpm，喂料450kg/h；挤出温度为265℃左右。
以下实施例和对比例中，各性能测试标准及方法如下：
阻燃性能：按照UL94标准进行测试，防火阻燃等级依次为V-2、V-1、V-0、5VA；
HWI：按照ASTM D3874-2012标准，将加热丝缠绕在3.0mm厚度试样上，通以60A/1.5V的电流，产生0.25W/mm线性功率密度，保持电流直至试样被引燃。记录开始通电流到试样被引燃的时间，根据引燃时间的长短来判定热丝引燃等级。数据记录按照UL94的提供分级标准进行分级，并记录具体引燃时间，如1(65)表示HWI等级为1级，引燃时间为65S，具体如表1：
表1
平均引燃时间(s) PLC
IT≥120 0
60≤IT＜120 1
30≤IT＜60 2
15≤IT＜30 3
7≤IT＜15 4
0≤IT＜7 5
实施例和对比例中用到的材料如下：
聚苯醚树脂
聚苯醚树脂1：PPE LXR045，在25℃氯仿中采用乌氏粘度计测定的特性粘度为0.44-0.46dl/g，蓝星；
聚苯醚树脂2：PPE LXR035，在25℃氯仿中采用乌氏粘度计测定的特性粘度为0.35-0.36dl/g，蓝星；
聚苯醚树脂3：SA9000，在25℃氯仿中采用乌氏粘度计测定的特性粘度为0.09-0.12dl/g，沙比克；
苯乙烯类树脂：
苯乙烯类树脂1：高抗冲聚苯乙烯，PS 350K，市售；
苯乙烯类树脂2：苯乙烯-丙烯腈共聚物，D-178HF，市售；
增韧剂：
增韧剂1：苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，SEBS 6154，市售；
增韧剂2：乙烯-丙烯酸酯的三元共聚物，PTW，市售；
阻燃剂：四苯基(双酚-A)二磷酸酯(BDP)，市售；
共聚聚甲醛树脂：商品名为POM M90-44，宝理；
金属氧化物：
氧化锌：市售；
氧化锰：市售；
氧化镁：市售；
抗氧剂：抗氧剂1010和抗氧剂168，市售。
本申请设置实施例1～14及对比例1～3，实施例1～8中各成分、含量及性能数据如表2所示；实施例9～14及对比例1～3的各成分、含量及性能数据如表3所示；
表2实施例1～8中的成分、含量及性能数据
Figure BDA0002809024410000051
表3实施例9～14及对比例1～3的成分、含量及性能数据
Figure BDA0002809024410000052
Figure BDA0002809024410000061
将实施例1、2、3进行对比可知，实施例1、2、3中除聚苯醚树脂的特性粘度不同外，其他均相同；其中，实施例1、2中的聚苯醚树脂的特性粘度在0.2-0.8dl/g范围内，实施例3中的聚苯醚树脂不在上述范围内，实施例1、2中的阻燃性能、HWI均优于实施例3，其中实施例1的聚苯醚树脂的特性粘度在0.4-0.6dl/g范围内，其各项性能更好；
将实施例1与实施例4对比可知，实施例4除聚苯乙烯类树脂的选择不同外，其他均与实施例1相同，实施例1中聚苯乙烯类树脂为高抗冲聚苯乙烯，其HWI均优于实施例4；
将实施例1与实施例5对比可知，实施例5除增韧剂的选择不同外，其他均与实施例1相同，实施例1中的增韧剂为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，其阻燃性能、HWI均优于实施例5；
将实施例1与实施例6～8对比可知，实施例6～7中只含有氧化锌、氧化锰中的一种，实施例1中同时含有氧化锌、氧化锰；实施例1中的阻燃性能、HWI均优于实施例6～7；实施例8中的金属氧化物为氧化镁，实施例1、6～7中的HWI均优于实施例8。
将实施例9与对比例1、2、3对比可知，对比例1中不含有金属氧化物和聚甲醛，对比例2中只含有金属氧化物，对比例3中只含有聚甲醛，对比例1～3的阻燃性能、HWI均差于实施例9；
将实施例9～12与实施例13、14对比可知，实施例9～12中满足“聚苯醚60-80份、苯乙烯类树脂5-20份、增韧剂1-10份、阻燃剂8-16份、聚甲醛树脂0.5-2.5份和金属氧化物0.1-1份”，实施例9～12中的阻燃性能、HWI优于实施例13、14。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (14)

1.一种高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，包括如下重量份的成分：聚苯醚40-90份、苯乙烯类树脂 2-40份、增韧剂1-10份、阻燃剂5-18份、聚甲醛树脂0.1-3份和金属氧化物 0.1-1份;
所述金属氧化物为氧化锌、氧化锰中的至少一种。
2.如权利要求1所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，包括如下重量份的成分：聚苯醚60-80份、苯乙烯类树脂5-20份、增韧剂1-10份、阻燃剂8-16份、聚甲醛树脂0.5-2.5份和金属氧化物 0.1-1份。
3.如权利要求1所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述金属氧化物为氧化锌和氧化锰的复配。
4.如权利要求1所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述聚苯醚在25℃氯仿中采用乌氏粘度计测定的特性粘度为0.2-0.8dl/g。
5.如权利要求4所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述聚苯醚在25℃氯仿中采用乌氏粘度计测定的特性粘度为0.4-0.6dl/g。
6.如权利要求1所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述苯乙烯类树脂为苯乙烯类单体的聚合物、苯乙烯类单体与其他共聚单体的共聚物、苯乙烯类接枝共聚物、苯乙烯类共聚物弹性体中的至少一种。
7.如权利要求6所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述苯乙烯类树脂为高抗冲聚苯乙烯。
8.如权利要求1所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述增韧剂为乙丙橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
9.如权利要求8所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述增韧剂为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
10.如权利要求1所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述阻燃剂为磷酸酯化合物、磷酸盐中的至少一种；所述磷酸酯化合物为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三环己酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三二甲苯酯、磷酸甲酚基二苯酯、磷酸二甲酚基苯酯、磷酸二甲基乙酯、磷酸甲基二丁酯、磷酸乙基二丙酯、磷酸羟苯基二苯酯、四苯基(双酚-A)二磷酸酯、四苯基间苯二酚二磷酸酯中的至少一种；所述磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、焦磷酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、磷酸酰胺、聚磷酸三聚氰胺、聚磷酸铵、聚磷酸酰胺中的至少一种。
11.如权利要求1所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述聚甲醛为均聚聚甲醛、共聚聚甲醛中的至少一种。
12.如权利要求1所述的高热丝引燃聚苯醚组合物，其特征在于，还包含0-5份的功能添加剂，所述功能添加剂为抗氧剂、热稳定剂、着色剂、脱模剂、紫外线吸收剂、抗滴落剂中的至少一种。
13.如权利要求1~12任一项所述的高热丝引燃聚苯醚组合物的制备方法，其特征在于，所述方法为：将各成分经过高速混合机混合分散后，得到混合料，然后将混合料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到所述高热丝引燃聚苯醚组合物。
14.如权利要求1~12任一项所述的高热丝引燃聚苯醚组合物在电器领域中的应用。
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