CN112608561B - 一种高韧高光泽gpps/cpe复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧高光泽GPPS/CPE复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料包括如下按重量份计算的组分:GPPS树脂50~60份;氯化聚乙烯30~40份;溴系阻燃剂6~15份;锑系阻燃剂3~5份;抗氧剂0.2~1份;润滑剂0.2~1份;热稳定剂0.2~1份。所述复合材料具有高韧性和高光泽度,光泽度达到70以上,缺口冲击强度达到9kJ/m2以上,并且在降低溴系阻燃剂的同时保证复合材料的高阻燃等级,有效降低了复合材料的成本,能够应用于制备家用电器、办公设备中。
Description
技术领域
本发明涉及高分子塑料领域,更具体地,涉及一种高韧高光泽GPPS/CPE复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
通用聚苯乙烯(general purpose polystyrene,GPPS)可以理解为一条线性聚乙烯链的侧面连接了许多苯环,从而使得玻璃化转变温度升高以及折射率变大。不易弯曲、高光泽、光滑和尺寸稳定性是这种材料的主要特征,同时具有易加工成型,透明、廉价、绝缘、印刷性好等优点的优点,广泛应用于家用电器、办公设备、电动工具和汽车等领域,但是其韧性较差;不能应用于需要韧性较高的产品中,限制了其应用范围。
虽然目前针对通用聚苯乙烯冲击性能较差的缺陷,一种广泛采用的方式是通过加入橡胶对通用聚苯乙烯进行改性,形成了高抗冲聚苯乙烯(high impact polystyrene,HIPS),尽管橡胶的加入赋予了HIPS一些特殊的性能,但是对于冲击性能来说,这种方法是以牺牲GPPS的高光泽作为代价,这极大限制了HIPS在高光泽产品领域中的应用。另外,HIPS是易燃材料,通常要加入相当多比例的溴锑阻燃剂,才能具有阻燃性。但是,溴系阻燃剂价格昂贵,导致生产成本较高。
中国专利(CN103160036A)公开了一种阻燃高抗冲击性聚苯乙烯树脂及其制备方法,该方案采用了无机矿物和无机物的混合物部分替代三氧化二锑,保证了阻燃效果和力学性能,但是该方案依旧没有解决光泽度差的问题,限制了其需要应用在高光泽的场景。
因此,目前GPPS和HIPS均有缺陷,不能满足高光泽和高韧性的聚苯烯树脂组合物。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述GPPS和HIPS的缺陷,提供一种高韧高光泽GPPS/CPE复合材料。
本发明的另一目的在于提供所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料的应用。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种低成本阻燃高光泽GPPS/CPE复合材料,包括如下按重量份计算的组分:
本发明采用GPPS树脂(数均分子量Mn为6.5-7.0*104g/mol)和氯化聚乙烯复配,因为CPE本身具有很高的韧性,因此可以提高复合材料的韧性,同时CPE还具有阻燃的功能,能够替代部分溴系阻燃剂,保证V-0阻燃前提下,减少溴系阻燃剂的添加,使得GPPS树脂组合物的成本更低;此外,发明人意外发现,氯化聚乙烯相对于聚丁二烯橡胶对复合材料的光泽性影响更小,使得氯化聚乙烯与GPPS树脂复配后,依然能够保持高光泽。
优选地,所述氯化聚乙烯中氯含量的质量百分比为30%~40%,当氯含量低于30%时,阻燃效果会下降;当氯含量高于40%时,增韧效果会变差。
所述氯化聚乙烯中氯含量通过以下方法测定:
氯含量的测定按照GB-T7139-2002《塑料氯乙烯均聚物和共聚物氯含量的测定》执行,试样用过氧化钠或气态氧氧化,然后用电位滴定法或容量滴定法滴定生成的氯化物。
优选地,所述溴系阻燃剂为溴代三嗪和/或十溴二苯乙烷。
优选地,所述溴系阻燃剂为溴代三嗪。
优选地,所述锑系阻燃剂为三氧化二锑和/或五氧化二锑,是与溴系阻燃剂配合提高阻燃。
优选地,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂,提高复合材料的抗氧化能力。
优选地,所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸镁或乙撑双硬脂酰胺中的一种或两种。
优选地,所述热稳定剂为硫醇甲基锡稳定剂、钙锌稳定剂中的任一种或两种。
本发明还包括所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1.称取GPPS树脂、氯化聚乙烯、溴系阻燃剂、锑系阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和热稳定剂加入混合机中混合均匀,得到预混物;
S2.将S1.制备得到的预混物送入挤出机中混炼、挤出、后加工制得。
所述后加工包括拉条、冷却、切粒等步骤。
所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料在制备家用电器、办公设备制品中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供了一种高韧高光泽GPPS/CPE复合材料,通过CPE的加入,使得复合材料具有高韧性和高光泽度,光泽度达到70以上,悬臂梁缺口冲击强度达到9KJ/m2以上,并且在降低溴系阻燃剂的同时保证复合材料的高阻燃等级,有效降低了复合材料的成本,能够应用于制备家用电器、办公设备中。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,但本发明的实施方式不限于此。
本发明所采用的试剂、方法和设备,如无特殊说明,均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下:
GPPS树脂:GPPS-123P,数均分子量Mn为6.5*104g/mol,上海赛科石油化工有限公司;
HIPS树脂:PS 350K,台湾国乔石油化学股份有限公司;
氯化聚乙烯A:CPE-132C,氯元素含量为32%,科利化工有限公司;
氯化聚乙烯B:氯元素含量20%,日照市三星化工有限公司;
氯化聚乙烯C:氯元素含量45%,昌瑞化工有限公司;
溴系阻燃剂A:溴代三嗪,以色列死海溴公司提供的FR-245;
溴系阻燃剂B:十溴二苯乙烷,美国雅宝公司提供的SAYTEX4010;
溴系阻燃剂C:四溴双酚A,以色列死海溴公司提供的FR-1524;
锑系阻燃剂A:三氧化二锑,华昌锑业公司;
锑系阻燃剂B:锑酸钠,瑞锋锑业有限公司;
抗氧剂:受阻酚类抗氧剂THANOX 1010,汽巴CIBA精化公司;
润滑剂:硬脂酸锌,东莞市诺佳塑化有限公司;
热稳定剂:SW-977硫醇甲基锡稳定剂,湖北犇星化工有限公司。
本发明各实施例及对比例的GPPS/CPE复合材料通过如下过程制备得到:
S1.称取GPPS树脂、氯化聚乙烯、溴系阻燃剂、锑系阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和热稳定剂加入混合机中混合均匀,得到预混物;
S2.将S1制备得到的预混物送入挤出机中混炼、挤出、拉条、冷却、切粒制得,挤出工艺温度为190~200℃,喂料速度为80kg/h。
实施例1~8
表1实施例1~8复合材料的配方(份)
实施例9~13和对比例1~4
本实施例和对比例提供一系列的GPPS/CPE复合材料,其配方如表3
表3实施例9~13与对比例1~4的配方(份)
材料性能测试标准:
光泽度:GB/T 8807-1988;
悬臂梁缺口冲击强度:ISO 180-2000;
阻燃等级:UL 94-2018,测试样品厚度为2.0mm。
表4各实施例和对比例的性能测试结果
从实施例1~3看,随着GPPS树脂比例的增加,GPPS/CPE复合材料的光泽度随之提高,冲击强度随之下降,但是下降幅度不大。
从实施例3~5看,随着CPE含量的增加,GPPS/CPE复合材料的冲击强度不断提高,CPE具有较好的增韧效果,同时光泽度会略微下降。
从实施例3和6~8看,当随着阻燃燃剂A的分数从6-15份范围内增大,复合材料的冲击强度略有下降,但依然在9.1以上。
从实施例3和9~10看,与实施例3加入氯化聚乙烯A(氯含量32%)相比,实施例9加入氯化聚乙烯B(氯含量20%),其阻燃效果虽然能达到V-0,但是熄灭时间比较久,阻燃效果稍差;实施例10加入氯化聚乙烯C(氯含量45%),其冲击强度只有9.0kJ/m2,氯化聚乙烯C增韧效果相比氯化聚乙烯A稍差。
实施例11-13采用不同的溴系阻燃剂和锑系阻燃剂组合也能实现上述目的,保持高光泽和高韧性,并具有V-0阻燃。
从对比例1和2看,前者光泽度极高,但是冲击强度只有3.8J/m2,不能满足使用要求;后者冲击强度较高,光泽度很低。并且二者,在加入与实施例相同的阻燃剂条件下,阻燃等级只有V-2,低于V-0。
从对比例3和4看,对比例3的冲击强度不够,阻燃等级只有V-1,对比例4的光泽度偏低。
相比对比例1-4,实施例1-13同时具有较好的韧性和光泽度,还能实现V-0阻燃,能够满足需求。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
2.如权利要求1所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料,其特征在于,所述溴系阻燃剂为溴代三嗪和/或十溴二苯乙烷。
3.如权利要求1所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料,其特征在于,所述溴系阻燃剂为溴代三嗪。
4.如权利要求1所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料,其特征在于,所述锑系阻燃剂为三氧化二锑和/或五氧化二锑。
5.如权利要求1所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料,其特征在于,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
6.如权利要求1所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料,其特征在于,所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸镁或乙撑双硬脂酰胺中的一种或两种。
7.如权利要求1所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料,其特征在于,所述热稳定剂为硫醇甲基锡稳定剂和/或钙锌稳定剂。
8.如权利要求1~7任一项所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.称取GPPS树脂、氯化聚乙烯、溴系阻燃剂、锑系阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和热稳定剂加入混合机中混合均匀,得到预混物;
S2.将S1制备得到的预混物送入挤出机中混炼、挤出、后加工制得。
9.如权利要求1~7任一项所述高韧高光泽GPPS/CPE复合材料在制备家用电器、办公设备中的应用。
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