CN112961486B - 一种家用电器用阻燃材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种家用电器用阻燃材料及其制备方法和应用。该阻燃材料或其原料以重量份数计包括下述组分：聚苯醚62～70份；聚苯硫醚2.5～4.5份；相容剂1～2份；溴系阻燃剂18～24份；含锑阻燃剂2～8份；其他助剂0.1～1.0份。本发明所提供的阻燃材料在开发时通过优化配方和工艺，不仅可以保证阻燃材料的机械性能，并且能保证阻燃材料的阻燃级别达到UL94 5VA级。

Description

一种家用电器用阻燃材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及阻燃材料技术领域，具体涉及一种家用电器用阻燃材料及其制备方法和应用。
背景技术
应用于家用电器产品中的塑料材料通常需要较高的阻燃级别，并随着国家和消费者对生活安全问题越来越重视，普通的V0级阻燃材料已不能满足市场需要，越来越多的电器塑料部件开始要求使用5VA级阻燃材料生产。
PPO具有优秀的综合性能，已广泛应用于电子器件，并且PPO树脂具有优秀的阻燃性能，未经改性时就有V2级阻燃级别。但PPO熔体粘度大，流动性较低，导致加工性不好。在制备PPO阻燃材料时由于需要添加阻燃剂，加工难度会更大，因此在制备阻燃PPO材料时需要设计独特的生产工艺和配方。
CN 107446338A公开了一种高灼热丝阻燃增强PPO/PPS复合材料及其制备方法。该PPO/PPS复合材料按重量份计由以下原料组分组成：PPO树脂28～36份；PPS树脂8～15份；相容剂8～12份；阻燃剂13～22份；阻燃协效剂3～5份；玻璃纤维20～30份。该发明通过对PPO和PPS树脂的选择，开发高效的相容剂方案，同时各组分加工温度的差异，对阻燃体系进行匹配性研究，通过使用高效阻燃协效剂，使得制备出的PPO/PPS复合材料具有优异阻燃特性和机械性能。但是，该发明为玻纤增强体系，材料密度高，并且配方中非树脂组分总量过大，比如阻燃剂、阻燃协效剂和玻璃纤维，占配方的50％左右，这样会容易导致加工难度大，对设备的要求高。
CN 102643526A公开了一种超高耐热性无卤阻燃聚苯醚组合物，按重量份其包括如下成分：聚苯醚(PPO)70-90份；聚苯硫醚(PPS)0.5-10份；聚苯乙烯2-25份；磷酸酯1-10份。该超高耐热性无卤阻燃聚苯醚组合物中加有聚苯硫醚，可使该组合物的耐热性和流动性得到有效提高，从而可获得一种耐热性和流动性都比较优异的组合物。但是，该发明UL-94阻燃级别为V0级，达不到5VA级。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种阻燃材料，通过特定含量的特定组分的配合使用，使得制得的阻燃材料同时具有较好的阻燃效果和较高的机械强度。
本发明的目的之二在于提供一种与目的之一相对应的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种与上述目的相对应的应用。
为实现上述目的之一，本发明采取的技术方案如下：
一种阻燃材料，其或其原料以重量份数计包括下述组分：
Figure BDA0002942097240000021
在本发明的一些优选的实施方式中，所述阻燃材料，其或其原料以重量份数计包括下述组分：
Figure BDA0002942097240000022
在本发明的一些优选的实施方式中，所述阻燃材料，其或其原料以重量份数计包括下述组分：
Figure BDA0002942097240000023
Figure BDA0002942097240000031
在本发明的一些优选的实施方式中，所述阻燃材料，其或其原料以重量份数计包括下述组分：
Figure BDA0002942097240000032
在本发明的一些优选的实施方式中，所述阻燃材料，其或其原料以重量份数计包括下述组分：
Figure BDA0002942097240000033
在本发明的一些优选的实施方式中，所述聚苯醚的特性黏度为30cm3/g～55cm3/g，优选为40cm3/g～45cm3/g；和/或相对分子量为10000～100000，优选为30000～50000。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述聚苯硫醚的熔融指数在316℃，5kg的测试条件下为100g/10min～500g/10min，优选为200g/10min～400g/10min。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述相容剂选自SEBS、SEBS-g-MAH和SEBS-g-PPO中的至少一种。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述含锑阻燃剂为三氧化二锑。
根据本发明，所述十溴二苯乙烷和所述三氧化二锑的重量比为(2.5～3.5):1，尤其是3:1时，具有最优的阻燃效果。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述其他助剂选自抗滴落剂、润滑剂和抗氧化剂中的至少一种。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述润滑剂为TAF和/或PETS。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述抗氧化剂为1010和168的复配组合物。
为实现上述目的之二，本发明采取的技术方案如下：
一种上述的阻燃材料的制备方法，包括：
对包含所述聚苯醚、所述聚苯硫醚、所述相容剂、所述溴系阻燃剂、所述含锑阻燃剂和所述其他助剂的物料进行挤出造粒，得到所述阻燃材料。
一种上述的阻燃材料的制备方法，包括：
S1.将所述聚苯醚、所述聚苯硫醚、所述相容剂和所述其他助剂从主喂料口添加到挤出设备中；
S2.将所述溴系阻燃剂和所述含锑阻燃剂从侧喂料口添加到挤出设备中；
S3.对所述挤出设备中的物料进行挤出造粒，得到所述阻燃材料。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述挤出造粒的加工温度为260℃-290℃。
根据本发明，所述挤出设备可以是双螺杆挤出造粒机。
为实现上述目的之三，本发明采取的技术方案如下：
一种上述的阻燃材料和根据上述的制备方法制得的阻燃材料在制备家用电器中的应用。
本发明的有益效果至少，本发明所提供的阻燃材料在开发时通过优化配方和工艺，不仅可以保证阻燃材料的机械性能，并且能保证阻燃材料的阻燃级别达到UL94 5VA级。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于下述说明。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购途径获得的常规产品。
本发明中，“约”是指相对于本数上下浮动不超过10％。
本发明中，拉伸强度根据GB/T 1040测定；弯曲强度根据GB/T9341测定；缺口冲击度根据GB/T 1843测定；UL阻燃级别根据GB/T 2408测定。
下述实施方式中，聚苯醚(PPO)购自蓝星，牌号是LXR 045，产品特征是特性黏度约为42cm3/g，相对分子量约为40000；聚苯硫醚(PPS)购自浙江新和成，牌号是1130C，产品特征是熔融指数在316℃，5kg的测试条件下为250g/10min；相容剂采用的是SEBS，购自台橡公司，牌号是6151，产品特征是溶液黏度1700cps；其它助剂采用的是抗氧剂1010、抗氧剂168，购自巴斯夫，比例为2:1。
下述实施方式中，若无特殊说明，挤出造粒采用双螺杆挤出机，其中双螺杆挤出机各加温区温度设定分别为：一区210～220℃，二区230～240℃，三区240～250℃，四区260～270℃，五区250～260℃，六区240～250℃，七区240～250℃，八区240～250℃，机头260～270℃。
实施例1-3和对比例1-5
按照表1中的配方，并按照下述步骤制备阻燃材料：
S1.将聚苯醚、聚苯硫醚、相容剂和其他助剂从主喂料口添加到挤出设备中；
S2.将溴系阻燃剂和含锑阻燃剂从侧喂料口添加到挤出设备中；
S3.对挤出设备中的物料进行挤出造粒，得到阻燃材料。
对制得的阻燃材料进行测试，结果如下表1所示。
表1
Figure BDA0002942097240000051
Figure BDA0002942097240000061
对比例6
按照表2中的配方，并按照下述步骤制备阻燃材料：
S1.将所有原料(即聚苯醚、聚苯硫醚、相容剂、其他助剂、溴系阻燃剂和含锑阻燃剂)均从主喂料口添加到挤出设备中；
S2.对挤出设备中的物料进行挤出造粒，得到阻燃材料。
对制得的阻燃材料进行测试，结果如下表2所示。
对比例7
本对比例中未添加聚苯硫醚。
按照表2中的配方，并按照下述步骤制备阻燃材料：
S1.将聚苯醚、相容剂和其他助剂从主喂料口添加到挤出设备中；
S2.将溴系阻燃剂和含锑阻燃剂从侧喂料口添加到挤出设备中；
S3.对挤出设备中的物料进行挤出造粒，得到阻燃材料。
对制得的阻燃材料进行测试，结果如下表2所示。
为便于比较与分析，将实施例3中的数据一并列于下表2中。
表2
Figure BDA0002942097240000071
对比例8
按照CN102643526A中的实施例2的方式制备组合物，具体步骤如下。
按重量份将85份PPO、4份PPS、3份HIPS和5份弹性体SEBS用高速混合机中混合3分钟后，加入到带失重秤的同向平行双螺杆挤出机的主料斗中，用失重秤喂料，阻燃剂BDP加热到90℃后用液体失重秤从该挤出机的下游加入，调整好主喂料和液体喂料的比例为97/3wt，原料经挤出机熔融挤出后，经水槽冷却、风干后切粒得到组合物。
采用本发明的方法对制得的组合物进行测试，结果如下表3所示。
对比例9
按照CN107446338A中的实施例3的方式制备组合物，具体步骤如下。
1)、预混料处理：将相容剂置于搅拌速度为350r/min的搅拌机中搅拌处理3min后备用；将阻燃剂置于搅拌速度为350r/min的搅拌机中搅拌处理1min后备用；将阻燃协效剂置于搅拌速度为400r/min的搅拌机中搅拌处理2min后备用；
2)、将PPO、PPS树脂与相容剂和阻燃协效剂混合均匀，从主喂料口添加到双螺杆挤出机中，阻燃剂和玻璃纤维分别从不同的侧喂料下料系统加入挤出机中，熔融共混挤出造粒，得到阻燃增强PPO/PPS复合材料。其中双螺杆挤出机各加温区温度设定分别为：一区210～215℃，二区275～285℃，三区275～285℃，四区275～285℃，五区275～285℃，六区260～265℃，七区260～265℃，八区250～260℃，机头275～285℃。
采用的原料为：PPO树脂36份，PPS树脂8份，相容剂8份，阻燃剂13份，阻燃协效剂5份，玻璃纤维10份。其中相容剂是由顺丁烯二酸酐、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯和环氧树脂的混合物组按质量比例为1:5:3混合而成的混合物；阻燃剂是由二乙基次磷酸铝、磷酸三苯酯和乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺按质量比例为2:7:1混合而成的混合物；阻燃协效剂是由高岭土、氧化锌和氧化镁按质量比例为3:2:2混合而成的混合物。
采用本发明的方法对制得的组合物进行测试，结果如下表3所示。
为便于比较与分析，将实施例3中的数据一并列于下表3中。
表3
Figure BDA0002942097240000081
Figure BDA0002942097240000091
根据上表3中的数据可知，现有技术CN102643526A所公开的技术方案无法获得与本申请的力学性能和阻燃性能相当的阻燃材料，而现有技术CN107446338A虽然能够获得与本申请的力学性能和阻燃性能相当的阻燃材料，但其制备工艺繁琐，工业实用性较差。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种阻燃材料，其或其原料以重量份数计包括下述组分：
Figure FDA0003942190070000011
所述聚苯醚的特性黏度为42cm3/g，相对分子量为40000；
所述聚苯硫醚的熔融指数在316℃，5kg的测试条件下为250g/10min；
并通过以下方法制得所述阻燃材料：
S1.将所述聚苯醚、所述聚苯硫醚、所述相容剂和所述其他助剂从主喂料口添加到挤出设备中；
S2.将所述十溴二苯乙烷和三氧化二锑从侧喂料口添加到挤出设备中；
S3.对所述挤出设备中的物料进行挤出造粒，得到所述阻燃材料。
2.一种阻燃材料，其或其原料以重量份数计包括下述组分：
Figure FDA0003942190070000012
所述聚苯醚的特性黏度为42cm3/g，相对分子量为40000；
所述聚苯硫醚的熔融指数在316℃，5kg的测试条件下为250g/10min；
并通过以下方法制得所述阻燃材料：
S1.将所述聚苯醚、所述聚苯硫醚、所述相容剂和所述其他助剂从主喂料口添加到挤出设备中；
S2.将所述十溴二苯乙烷和三氧化二锑从侧喂料口添加到挤出设备中；
S3.对所述挤出设备中的物料进行挤出造粒，得到所述阻燃材料。
3.一种阻燃材料，其或其原料以重量份数计包括下述组分：
Figure FDA0003942190070000021
所述聚苯醚的特性黏度为42cm3/g，相对分子量为40000；
所述聚苯硫醚的熔融指数在316℃，5kg的测试条件下为250g/10min；
并通过以下方法制得所述阻燃材料：
S1.将所述聚苯醚、所述聚苯硫醚、所述相容剂和所述其他助剂从主喂料口添加到挤出设备中；
S2.将所述十溴二苯乙烷和三氧化二锑从侧喂料口添加到挤出设备中；
S3.对所述挤出设备中的物料进行挤出造粒，得到所述阻燃材料。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述相容剂选自SEBS、SEBS-g-MAH和SEBS-g-PPO中的至少一种。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述其他助剂选自抗滴落剂、润滑剂和抗氧化剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的阻燃材料，其特征在于，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯；和/或所述润滑剂为TAF和/或PETS；和/或所述抗氧化剂为1010和168的复配组合物。
7.根据权利要求6所述的阻燃材料，其特征在于，所述复配组合物中，1010和168的重量比为(0.5～5):1。
8.根据权利要求7所述的阻燃材料，其特征在于，所述复配组合物中，1010和168的重量比为(1～3):1。
9.根据权利要求 1-3中任一项所述的阻燃材料，其特征在于，所述挤出造粒的加工温度为260℃-290℃。
10.一种权利要求1-9中任一项所述的阻燃材料在制备家用电器中的应用。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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