CN116162321A - 一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于聚苯乙烯制备技术领域，尤其是一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料及其制备方法，针对现有的注塑方式在热熔方式上存在大量粘接加热桶内壁和搅拌杆的问题，现提出以下方案，聚苯乙烯改性料通过热塑改进成型装置进行成型处理，所述热塑改进成型装置包括压机固定座，所述挤压机固定座的上表面设置有成型机构，且成型机构包括固定在挤压机固定座上表面水平设置的挤压筒。本发明可以在从动齿盘整体呈搓动形态运动时，带动外螺旋杆和内螺旋杆同时对内部的物料进行混合并翻料，表面光滑无突触的外螺旋杆和内螺旋杆避免将玻璃纤维卡住，有利于充分将玻璃纤维协配阻燃复合剂与聚苯乙烯等原料混匀。

Description

一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚苯乙烯制备技术领域，尤其涉及一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯（PS）是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物，是一种热塑性塑料。聚苯乙烯（PS）包括通用聚苯乙烯（GPPS）、发泡聚苯乙烯（EPS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）等。其中，高抗冲聚苯乙烯（HIPS）是由苯乙烯和橡胶经过自由基接枝聚合制得，是聚苯乙烯的改性材料，其组成中含有一定比例的橡胶成份，韧性比通用级聚苯乙烯提高了四倍左右，耐冲击强度大大提高。高抗冲聚苯乙烯（HIPS）包含了能加强和改善阻隔性能的橡胶，不透明，易热塑成型。

热塑成型是将热塑性塑料片材加热至软化，在气体压力、液体压力或机械压力下，采用适当的模具或夹具而使其成为制品的一种成型方法。在进行成型挤压前为了确保挤出的塑料成品拥有良好的抗拉或者抗压性能，往往需要对原料中加入一些玻璃纤维等物料，并将其先进行热熔混合，传统的混合热熔装置，是将各种物料一同加入混料加热桶中，进行统一加热，并在桶中设置很多用以混合的触手，之后再将熔融后的物料快速倒入挤压机中进行挤压，这种注塑方式，会让加热桶中留有大量残存的流体注塑原料，并且随着加热桶的冷却，很多物料结块粘在加热桶的内部的触手上，并且加重了后期的清理工作，且制备的聚苯乙烯改性料不能实现阻燃、抗冲性能的相协调效果，基于此，本发明对其进一步的改进处理。

发明内容

本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，所述聚苯乙烯改性料由聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂组成；其中聚苯乙烯改性料通过热塑改进成型装置进行成型处理，所述热塑改进成型装置包括挤压机固定座，所述挤压机固定座的上表面设置有成型机构，且成型机构包括固定在挤压机固定座上表面水平设置的挤压筒，所述挤压筒的圆周外壁靠近挤出口一端开有轴心线竖直的插孔，且插孔的顶端连通有密闭的热熔箱，所述热熔箱的顶部开口处固定有密封顶盖，且密封顶盖的下表面固定有两个互相呈中心对称分布的轴承固定架，两个轴承固定架之间转动连接有同一根传动杆，传动杆的圆周外壁靠近两个轴承固定架处均固定有半齿轮，且两个半齿轮呈中心对称分布，两个轴承固定架的底端之间固定有同一个导向兜框，且导向兜框的中间转动连接有从动齿盘，从动齿盘与两个半齿轮单独啮合；所述从动齿盘的下表面中部固定有热熔机构，且热熔机构包括两个套接在一起底部固定连接的外螺旋杆和内螺旋杆，外螺旋杆和内螺旋杆的顶端设置有同一个热熔机；通过设置直径不同的外螺旋杆和内螺旋杆，可以在从动齿盘整体呈搓动形态运动时，带动外螺旋杆和内螺旋杆同时对内部的物料进行混合并翻料，表面光滑无突触的外螺旋杆和内螺旋杆避免将玻璃纤维卡住，有利于充分将玻璃纤维与聚苯乙烯混匀；所述热熔箱的外壁靠近顶端设置有增压机，且增压机的出气端连通有插入热熔箱内的输气管，通过增压机的设置，可以在热熔工作完成之后，只需向热熔箱内部通气即可慢慢将内部热熔融化后的原料挤出。

进一步的设置在于，所述外螺旋杆和内螺旋杆的外壁均固定有三角筋肋，且三角筋肋由导热性好的金属材料制成，本实施例中为铝合金材料制成，三角筋肋紧贴在外螺旋杆和内螺旋杆的外壁上；通过设置的三角筋肋，可以在对加入的物料进行热熔的时候，提高翻料混合效果，避免传统的搅拌杆表面设置繁多的触角容易造成搅拌杆表面粘接过多的熔化物，不仅不利于后期的清理而且造成大量物料浪费，本装置设置的加热设备本身具备搅拌混合的功能，使得内部的空间变大，能够热熔更多的原料。

进一步的设置在于，所述热熔箱的外壁位于传动杆的端部设置有密封的电机箱，且电机箱中固定有驱动电机，驱动电机的输出轴顶端通过联轴器固定在传动杆的端部，传动杆远离驱动电机的一端固定有从动齿轮，且热熔箱的内壁位于从动齿轮的下方设置有清理机构；通过设置由传动杆带动的清理机构，可以在挤压过程中一并对热熔箱的内壁进行刮擦，确保热熔箱的内壁不会粘上原料。

进一步的设置在于，所述清理机构包括嵌装在热熔箱圆周内壁处开口朝向中间的环形滑槽，且环形滑槽的中间转动连接有从动齿环，从动齿环的上表面靠近内圆周边缘处固定有等距离分布的凸齿，凸齿与从动齿轮互相啮合；从动齿环的上表面固定有多个等距离分布的L形固定块，L形固定块的顶端均固定有滑环，滑环与环形滑槽的内壁形成滑动配合，滑环的下表面均设置有滚轮槽，滚轮槽内均设置有滚轮；从动齿环的下表面靠近边缘处固定有两个吊杆，且两个吊杆的底端之间固定有同一根弧形刮杆；通过设置的固定在从动齿环下方的弧形刮杆，可以对热熔箱的全部竖直内壁进行螺旋刮擦，及时对粘有热熔物质的位置进行清理。

进一步的设置在于，所述弧形刮杆的截面呈直角三角形，且直角三角形的直角边贴在热熔箱的竖直内壁上，吊杆的底端向热熔箱内壁弯曲，通过该种设置，可以让弧形刮杆尽可能紧的贴在热熔箱的内壁上，提高清理效果。

进一步的设置在于，所述热熔箱的圆周外壁套接有保温油箱，且热熔箱的圆周外壁位于保温油箱的内部开有螺旋槽，且螺旋槽内卡接有加热线圈，保温油箱的内部装有导热油，保温油箱的外壁固定有油箱支架，且油箱支架的底部固定在挤压机固定座上；可以使得热熔箱的外壁保持高温，避免受热熔化后的玻璃纤维和聚苯乙烯碰到低温的热熔箱的外壁使得流动性变弱，继而产生粘结。

进一步的设置在于，所述热熔箱的底端固定有锥形漏底，且锥形漏底的底端固定有与插孔相适配的球阀；锥形漏底的底部外壁设置有震动敲击机构；通过球阀和震动敲击机构的设置，不仅可以起到封闭热熔箱的作用，而且能够在高压挤压出料的时候避免物料在锥形漏底处产生堆积导致无法持续下料。

进一步的设置在于，所述从动齿环的下表面固定有摆动转盘，且摆动转盘的中间开有直径与热熔机外径相适配的穿孔，穿孔的内壁不与热熔机接触；摆动转盘靠近其圆周边缘处开有两个互相呈中心对称分布的上料孔，且两个上料孔的边缘处均设置有磁铁块，密封顶盖上嵌装有与上料孔位置相适配的上料管，上料管的顶端均固定有密封塞；通过设置的上料管以及固定在上料孔处的磁铁块，可以在使用时，当失去传动杆的动力时即可自动将上料孔与上料管对齐，便于直接进行上料。

进一步的设置在于，所述成型机构还包括固定在挤压机固定座上方且位于挤压筒端部的两个支撑架，两个支撑架之间转动连接有同一根驱动辊，且驱动辊的圆周外壁开有螺旋推进槽，挤压筒中滑动连接有活塞推板，且活塞推板远离挤出口的一端固定有推杆，推杆远离活塞推板的一端固定有插入螺旋推进槽中的拨动杆，驱动辊的两端滚轴端部分别固定有减速电机和变径凸轮顶轮，挤压筒的挤出口端设置有模具；震动敲击机构还包括固定在保温油箱底部的L形弹簧固定块，L形弹簧固定块的端部下表面固定有复位弹簧，且复位弹簧的顶端铰接有击打框，击打框远离铰接点的一端固定有L形拨动杆，L形拨动杆的底部横杆与变径凸轮顶轮相适配；且L形拨动杆的上表面与锥形漏底的外壁之间固定有拉伸弹簧；通过震动敲击机构的设置，可以在挤压筒挤压的时候，不断地带动击打框使得锥形漏底的底部产生震动，让熔化后的物料尽可能快的通过阀球进入底部的挤压筒中。

进一步的设置在于，所述聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂的物质质量比为（10-12）：（3-5）：2；

其中玻璃纤维协配阻燃复合剂的制备方法为：

S01：将玻璃纤维送入到5-10重量倍的质量分数5%的盐酸溶液中，然后加入玻璃纤维总重量2-5%的烷基磺酸钠和玻璃纤维总重量1-5%的羧甲基纤维素钠，搅拌充分，再水洗、干燥，得到预改性玻璃纤维；

S02：将3-6份钛酸酯偶联剂加入到10-20份乙醇中，然后加入1-3份质量分数2%的硫酸镧溶液，搅拌均匀，得到偶联剂复合改性液；

S03：将5-10份聚磷酸胺阻燃剂、4-7份预改性玻璃纤维共同加入到12-16份偶联剂复合改性液中搅拌充分，最后加入1-3份壳聚糖，继续混合充分，再水洗、干燥，得到玻璃纤维协配阻燃复合剂。

本发明的发明人发现玻璃纤维协配阻燃复合剂采用7.5份聚磷酸胺阻燃剂、6份玻璃纤维混合代替，以及未加入改性玻璃纤维、预改性玻璃纤维采用玻璃纤维代替直接与S03原料混合，产品的阻燃、冲击强度在酸性条件下均发生显著变差趋势，可知改性玻璃纤维加入的重要性以及玻璃纤维改性的重要性；玻璃纤维协配阻燃复合剂的制备中未加入偶联剂复合改性液、偶联剂复合改性液制备中未加入硫酸镧溶液，产品的性能均有变差趋势，只有采用本发明的方法制备的玻璃纤维对产品改进效果显著，采用其他方法效果均不如本发明效果显著；

进一步的设置在于，所述协调改性剂的制备方法为：

S101：将膨润土送入到350-400℃下热处理20-30min，然后以3-5℃/s的速率将至75-80℃，再送入到去离子水中进行分散处理，分散结束、水洗、干燥，得到膨润土剂；

S102：膨润土剂、羟基磷灰石液按照重量比1：5混合搅拌充分，最后水洗、干燥，得到协调改性剂；其中羟基磷灰石液包括以下重量份原料：羟基磷灰石5-10份、去离子水20-30份、对乙酰氨基酚1-4份、硅烷偶联剂KH560 2-4份和2-3份十二烷基酚。

本发明的发明人还发现未加入协调改性剂，产品的性能变差更显著，以及采用膨润土代替该原料，性能优化不明显，采用协调改性剂协配玻璃纤维协配阻燃复合剂，二者可协同增效，共同增强产品的阻燃、抗冲击性能，同时在酸条件下稳定性优异；

协调改性剂制备中不加入羟基磷灰石液以及羟基磷灰石液的组成不同、膨润土剂的处理方法不同均对产品有变差的效果，采用本发明的方法制备的协调改性剂性能效果最为显著。

一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将电机箱内的驱动电机断电，此时在磁铁块的作用下，将上料管与摆动转盘上的上料孔对齐，即可进行上料，上料完成之后将上料管的顶端密封；

步骤二：启动热熔机的同时也启动驱动电机，在两个半齿轮的带动下实现从动齿盘的摆动转动，继而带动固定在从动齿盘底部的热熔机构旋转，通过设置直径不同的外螺旋杆和内螺旋杆，在从动齿盘整体呈搓动形态运动时，带动外螺旋杆和内螺旋杆同时对内部的物料进行混合并翻料，表面光滑无突触的外螺旋杆和内螺旋杆能避免将玻璃纤维卡住，有利于充分将玻璃纤维与聚苯乙烯混匀；

步骤三：待内部的物料熔完至流体状态时，开启球阀开始注塑挤压；此时传动杆继续转动，传动杆在转动的过程中，也带动从动齿轮转动，通过设置伴随从动齿环转动的弧形刮杆，以对热熔箱的全部竖直内壁进行螺旋刮擦，及时将粘有热熔物质的位置进行清理；

步骤四：挤压筒在工作的同时，驱动辊端部的变径凸轮顶轮的转动带动震动敲击机构运作，此时在挤压筒挤压的时候，不断地带动击打框对锥形漏底的底部进行震动，让熔化后的物料尽可能快的通过球阀进入底部的挤压筒中。

本发明中的有益效果为：

1、通过设置直径不同的外螺旋杆和内螺旋杆，可以在从动齿盘整体呈搓动形态运动时，带动外螺旋杆和内螺旋杆同时对内部的物料进行混合并翻料，表面光滑无突触的外螺旋杆和内螺旋杆避免将玻璃纤维卡住，有利于充分将玻璃纤维协配阻燃复合剂、协调改性剂与聚苯乙烯混匀，提高产品的性能效果；

2、通过设置的三角筋肋，可以在对加入的物料进行热熔的时候，提高翻料混合效果，避免传统的搅拌杆表面设置繁多的触角容易造成搅拌杆表面粘接过多的熔化物，不仅不利于后期的清理而且造成大量物料浪费，而本装置设置的加热设备本身具备搅拌混合的功能，使得内部的空间变大，能够热熔更多的原料；

3、通过设置固定在从动齿环下方的弧形刮杆，可以对热熔箱的全部竖直内壁进行螺旋刮擦，及时将粘有热熔物质的位置进行清理；

4、通过设置的上料管以及固定在上料孔处的磁铁块，可以在使用时，当失去传动杆的动力时即可自动将上料孔与上料管对齐，便于直接进行上料；

5、通过震动敲击机构的设置，可以在挤压筒挤压的时候，不断地带动击打框震动着锥形漏底的底部，让熔化后的物料尽可能快的通过阀球进入底部的挤压筒中；

6、本发明的玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料采用聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂配合，玻璃纤维协配阻燃复合剂通过玻璃纤维先经过盐酸溶液、烷基磺酸钠和羧甲基纤维素钠组配的复合液进行预改性，提高其分散度和活性能，再通过钛酸酯偶联剂、硫酸镧溶液和壳聚糖中间体将阻燃剂更好的与玻璃纤维结合，钛酸酯偶联剂具有双亲性能，将无机料更好的与有机原料结合，优化界面性能，而硫酸镧溶液配合壳聚糖，增强原料之间的相容性，通过原料协配，将玻璃纤维更好的分布到基体中，增强基体的阻燃、抗冲击性能；

7、协调改性剂采用膨润土经过热处理、冷却、分散，提高其片层间距和分散度，增强片层间距，提高片层穿插效果，便于增强基体的稳定性，通过羟基磷灰石与硅烷偶联剂、对乙酰氨基酚、十二烷基酚的组配，增强羟基磷灰石液对膨润土的优化改进效果；协配玻璃纤维协配阻燃复合剂，增强基体耐酸稳定性，提高产品的抗冲击、阻燃协调效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料的侧视图；

图3为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料成型机构的结构示意图；

图4为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料保温油箱的半剖结构示意图；

图5为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料成型机构的局部剖视图；

图6为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料热熔箱的半剖结构示意图；

图7为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料中热熔机构的整体结构示意图；

图8为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料清理机构的整体结构示意图；

图9为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料中清理机构的装配图；

图10为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料热熔机构的装配图；

图11为本发明提出的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料上料机构的整体结构示意图。

图中：1、挤压机固定座；2、挤压筒；201、插孔；202、活塞推板；3、推杆；4、支撑架；5、减速电机；6、驱动辊；7、螺旋推进槽；8、电机箱；81、驱动电机；9、增压机；10、密封顶盖；11、热熔箱；12、保温油箱；13、油箱支架；14、模具；15、上料管；16、L形弹簧固定块；17、击打框；18、锥形漏底；19、球阀；20、L形拨动杆；21、变径凸轮顶轮；22、拨动杆；23、拉伸弹簧；2301、加热线圈；24、环形滑槽；25、从动齿环；26、外螺旋杆；27、螺旋槽；28、吊杆；29、内螺旋杆；30、弧形刮杆；31、导向兜框；32、从动齿盘；33、从动齿轮；34、轴承固定架；35、半齿轮；36、传动杆；37、三角筋肋；38、热熔机；39、L形固定块；40、滑环；41、穿孔；42、摆动转盘；43、磁铁块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。

参照图1-11，种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，所述聚苯乙烯改性料由聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂组成；所述聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂的物质质量比为（10-12）：（3-5）：2；

其中玻璃纤维协配阻燃复合剂的制备方法为：

S01：将玻璃纤维送入到5-10重量倍的质量分数5%的盐酸溶液中，然后加入玻璃纤维总重量2-5%的烷基磺酸钠和玻璃纤维总重量1-5%的羧甲基纤维素钠，搅拌充分，再水洗、干燥，得到预改性玻璃纤维；

S02：将3-6份钛酸酯偶联剂加入到10-20份乙醇中，然后加入1-3份质量分数2%的硫酸镧溶液，搅拌均匀，得到偶联剂复合改性液；

S03：将5-10份聚磷酸胺阻燃剂、4-7份预改性玻璃纤维共同加入到12-16份偶联剂复合改性液中搅拌充分，最后加入1-3份壳聚糖，继续混合充分，再水洗、干燥，得到玻璃纤维协配阻燃复合剂。

协调改性剂的制备方法为：

S101：将膨润土送入到350-400℃下热处理20-30min，然后以3-5℃/s的速率将至75-80℃，再送到去离子水中进行分散处理，分散结束、水洗、干燥，得到膨润土剂；

S102：膨润土剂、羟基磷灰石液按照重量比1：5混合搅拌充分，最后水洗、干燥，得到协调改性剂；其中羟基磷灰石液包括以下重量份原料：羟基磷灰石5-10份、去离子水20-30份、对乙酰氨基酚1-4份、硅烷偶联剂KH560 2-4份和2-3份十二烷基酚。

其中聚苯乙烯改性料通过热塑改进成型装置进行成型处理，所述热塑改进成型装置包括挤压机固定座1，挤压机固定座1的上表面设置有成型机构，且成型机构包括固定在挤压机固定座1上表面水平设置的挤压筒2，挤压筒2的圆周外壁靠近挤出口一端开有轴心线竖直的插孔201，且插孔201的顶端连通有密闭的热熔箱11，热熔箱11的顶部开口处固定有密封顶盖10，且密封顶盖10的下表面固定有两个互相呈中心对称分布的轴承固定架34，两个轴承固定架34之间转动连接有同一根传动杆36，传动杆36的圆周外壁靠近两个轴承固定架34处均固定有半齿轮35，且两个半齿轮35呈中心对称分布，两个轴承固定架34的底端之间固定有同一个导向兜框31，且导向兜框31的中间转动连接有从动齿盘32，从动齿盘32与两个半齿轮35单独啮合；从动齿盘32的齿牙位于上表面靠近圆周边缘处，导向兜框31的底部预留有大圆孔，从动齿盘32的下表面中部固定有热熔机构，且热熔机构包括两个套接在一起且底部固定连接的外螺旋杆26和内螺旋杆29，外螺旋杆26和内螺旋杆29的顶端设置有同一个热熔机38；通过设置直径不同的外螺旋杆26和内螺旋杆29，可以在从动齿盘32整体呈搓动形态运动时，带动外螺旋杆26和内螺旋杆29同时对内部的物料进行混合并翻料，表面光滑无突触的外螺旋杆26和内螺旋杆29避免将玻璃纤维等原料卡住，有利于充分将玻璃纤维协配阻燃复合剂与聚苯乙烯等原料混匀；热熔箱11的外壁靠近顶端的位置设置有增压机9，且增压机9的出气端连通有插入热熔箱11内的输气管，通过增压机9的设置，可以在热熔工作完成之后，只需向热熔箱11内部通气即可慢慢将内部热熔融化后的原料挤出。

参照图6-7和图10，外螺旋杆26和内螺旋杆29的外壁均固定有三角筋肋37，且三角筋肋37为导热性好的金属材料制成，本实施例中为铝合金材料制成，三角筋肋37紧贴在外螺旋杆26和内螺旋杆29的外壁上；通过设置的三角筋肋37，可以在对加入的物料进行热熔的时候，提高翻料混合效果，避免传统的搅拌杆表面设置繁多的触角容易造成搅拌杆表面粘接过多的熔化物，不仅不利于后期的清理而且造成大量物料浪费，而本装置设置的加热设备本身具备搅拌混合的功能，使得内部的空间变大，能够热熔更多的原料。

参照图6，热熔箱11的外壁位于传动杆36的端部设置有密封的电机箱8，且电机箱8中间固定有驱动电机81，驱动电机81的输出轴顶端通过联轴器固定在传动杆36的端部，传动杆36远离驱动电机81的一端固定有从动齿轮33，且热熔箱11的内壁位于从动齿轮33的下方设置有清理机构；通过设置由传动杆36带动的清理机构，可以在挤压过程中一并对热熔箱11的内壁进行刮擦，确保热熔箱11的内壁不会粘上原料。

参照图8-9，清理机构包括嵌装在热熔箱11圆周内壁处开口朝向中间的环形滑槽24，且环形滑槽24的中间转动连接有从动齿环25，从动齿环25的上表面靠近内圆周边缘处固定有等距离分布的凸齿，凸齿与从动齿轮33互相啮合；从动齿环25的上表面固定有多个等距离分布的L形固定块39，L形固定块39的顶端均固定有滑环40，滑环40与环形滑槽24的内壁形成滑动配合，滑环40的下表面均设置有滚轮槽，滚轮槽内均设置有滚轮；从动齿环25的下表面靠近边缘处固定有两个吊杆28，且两个吊杆28的底端之间固定有同一根弧形刮杆30；通过设置的固定在从动齿环25下方的弧形刮杆30，可以对热熔箱11的全部竖直内壁进行螺旋刮擦，及时对粘有热熔物质的位置进行清理。

参照图9，弧形刮杆30的截面呈直角三角形结构，且直角三角形的直角边贴在热熔箱11的竖直内壁上，吊杆28的底端向热熔箱11内壁弯曲，通过该种设置，可以让弧形刮杆30尽可能紧的贴在热熔箱11的内壁上，提高清理效果。

参照图4，热熔箱11的圆周外壁套接有保温油箱12，且热熔箱11的圆周外壁位于保温油箱12的内部开有螺旋槽27，且螺旋槽27内卡接有加热线圈2301，保温油箱12的内部设置有导热油，保温油箱12的外壁固定有油箱支架13，且油箱支架13的底部固定在挤压机固定座1上；可以使得热熔箱11的外壁保持高温，避免受热熔化后的玻璃纤维和聚苯乙烯碰到低温的热熔箱11的外壁使得流动性变弱，继而产生粘结。

参照图2-3，热熔箱11的底端固定有锥形漏底18，且锥形漏底18的底端固定有与插孔201相适配的球阀19；锥形漏底18的底部外壁设置有震动敲击机构；通过球阀19和震动敲击机构的设置，不仅可以起到封闭热熔箱11的作用，而且能够在高压挤压出料的时候避免物料在锥形漏底18处产生堆积导致无法持续下料。

参照图11，从动齿环25的下表面固定有摆动转盘42，且摆动转盘42的中间开有直径与热熔机38外径相适配的穿孔41，穿孔41的内壁不与热熔机38接触；摆动转盘42靠近其圆周边缘处开有两个互相呈中心对称分布的上料孔，且两个上料孔的边缘处均设置有磁铁块43，密封顶盖10上嵌装有与上料孔位置相适配的上料管15，上料管15的顶端均固定有密封塞；通过设置的上料管15以及固定在上料孔处的磁铁块43，可以在使用时，当失去传动杆36的动力时即可自动将上料孔与上料管15对齐，便于直接进行上料。

参照图1-4，成型机构还包括固定在挤压机固定座1上方且位于挤压筒2端部的两个支撑架4，两个支撑架4之间转动连接有同一根驱动辊6，且驱动辊6的圆周外壁开有螺旋推进槽7，挤压筒2中滑动连接有活塞推板202，且活塞推板202远离挤出口的一端固定有推杆3，推杆3远离活塞推板202的一端固定有插入螺旋推进槽7中的拨动杆22，驱动辊6的两端分别固定有减速电机5和变径凸轮顶轮21，挤压筒2的挤出口端设置有模具14；震动敲击机构还包括固定在保温油箱12底部的L形弹簧固定块16，L形弹簧固定块16的端部下表面固定有复位弹簧，且复位弹簧的顶端铰接有击打框17，击打框17远离铰接点的一端固定有L形拨动杆20，L形拨动杆20的底部横杆与变径凸轮顶轮21相适配；且L形拨动杆20的上表面与锥形漏底18的外壁之间固定有拉伸弹簧23；通过震动敲击机构的设置，可以在挤压筒2挤压的时候，不断地带动击打框17使得锥形漏底18的底部产生震动，让熔化后的物料尽可能快的通过阀球进入底部的挤压筒2中。

一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将电机箱8内的驱动电机81进行断电，此时在磁铁块43的作用下，将上料管15与摆动转盘42上的上料孔对齐，即可进行上料，上料完成之后将上料管15的顶端进行密封；

步骤二：启动热熔机38的同时也启动驱动电机81，在两个半齿轮35的带动下实现从动齿盘32的摆动转动，继而带动固定在从动齿盘32底部的热熔机构旋转，通过设置直径不同的外螺旋杆26和内螺旋杆29，在从动齿盘32整体呈搓动形态运动时，带动外螺旋杆26和内螺旋杆29同时对内部的物料进行混合并翻料，表面光滑无突触的外螺旋杆26和内螺旋杆29避免将玻璃纤维卡住，有利于充分将玻璃纤维与聚苯乙烯混匀；

步骤三：待内部的物料熔完至流体状态时，开启阀球开始注塑挤压；此时传动杆36继续转动，传动杆36在转动的过程中，也带动从动齿轮33转动，通过设置伴随从动齿环25转动的弧形刮杆30，以对热熔箱11的全部竖直内壁进行螺旋刮擦，及时对粘有热熔物质的位置进行清理：

步骤四：挤压筒2在工作的同时，驱动辊6端部的变径凸轮顶轮21的转动带动震动敲击机构运作，此时在挤压筒2挤压的时候，不断地带动击打框17使得锥形漏底18的底部产生震动，让熔化后的物料尽可能快的通过阀球进入底部的挤压筒2中。

实施例1

本实施例的聚苯乙烯改性料通过热塑改进成型装置进行成型处理使用的装置和工艺步骤如上不变；聚苯乙烯改性料由聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂组成；聚苯乙烯改性料中聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂的物质质量比为10：3：2；

其中玻璃纤维协配阻燃复合剂的制备方法为：

S01：将玻璃纤维送入到5重量倍的质量分数5%的盐酸溶液中，然后加入玻璃纤维总重量2%的烷基磺酸钠和玻璃纤维总重量1%的羧甲基纤维素钠，搅拌充分，再水洗、干燥，得到预改性玻璃纤维；

S02：将3份钛酸酯偶联剂加入到10份乙醇中，然后加入1份质量分数2%的硫酸镧溶液，搅拌均匀，得到偶联剂复合改性液；

S03：将5份聚磷酸胺阻燃剂、4份预改性玻璃纤维共同加入到12份偶联剂复合改性液中搅拌充分，最后加入1份壳聚糖，继续混合充分，再水洗、干燥，得到玻璃纤维协配阻燃复合剂。

协调改性剂的制备方法为：

S101：将膨润土送入到350℃下热处理20min，然后以3℃/s的速率将至75℃，再送到去离子水中进行分散处理，分散结束、水洗、干燥，得到膨润土剂；

S102：膨润土剂、羟基磷灰石液按照重量比1：5混合搅拌充分，最后水洗、干燥，得到协调改性剂；其中羟基磷灰石液包括以下重量份原料：羟基磷灰石5份、去离子水20份、对乙酰氨基酚1份、硅烷偶联剂KH560 2份和2份十二烷基酚。

实施例2

本实施例的聚苯乙烯改性料通过热塑改进成型装置进行成型处理使用的装置和工艺步骤如上不变；聚苯乙烯改性料由聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂组成；聚苯乙烯改性料中聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂的物质质量比为12：5：2；

其中玻璃纤维协配阻燃复合剂的制备方法为：

S01：将玻璃纤维送入到10重量倍的质量分数5%的盐酸溶液中，然后加入玻璃纤维总重量5%的烷基磺酸钠和玻璃纤维总重量5%的羧甲基纤维素钠，搅拌充分，再水洗、干燥，得到预改性玻璃纤维；

S02：将6份钛酸酯偶联剂加入到20份乙醇中，然后加入3份质量分数2%的硫酸镧溶液，搅拌均匀，得到偶联剂复合改性液；

S03：将10份聚磷酸胺阻燃剂、7份预改性玻璃纤维共同加入到16份偶联剂复合改性液中搅拌充分，最后加入3份壳聚糖，继续混合充分，再水洗、干燥，得到玻璃纤维协配阻燃复合剂。

协调改性剂的制备方法为：

S101：将膨润土送入到400℃下热处理30min，然后以5℃/s的速率将至80℃，再送到去离子水中进行分散处理，分散结束、水洗、干燥，得到膨润土剂；

S102：膨润土剂、羟基磷灰石液按照重量比1：5混合搅拌充分，最后水洗、干燥，得到协调改性剂；其中羟基磷灰石液包括以下重量份原料：羟基磷灰石10份、去离子水30份、对乙酰氨基酚4份、硅烷偶联剂KH560 4份和3份十二烷基酚。

实施例3

本实施例的聚苯乙烯改性料通过热塑改进成型装置进行成型处理使用的装置和工艺步骤如上不变；聚苯乙烯改性料由聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂组成；聚苯乙烯改性料中聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂的物质质量比为11：4：2；

其中玻璃纤维协配阻燃复合剂的制备方法为：

S01：将玻璃纤维送入到7.5重量倍的质量分数5%的盐酸溶液中，然后加入玻璃纤维总重量3.5%的烷基磺酸钠和玻璃纤维总重量3%的羧甲基纤维素钠，搅拌充分，再水洗、干燥，得到预改性玻璃纤维；

S02：将4.5份钛酸酯偶联剂加入到15份乙醇中，然后加入2份质量分数2%的硫酸镧溶液，搅拌均匀，得到偶联剂复合改性液；

S03：将7.5份聚磷酸胺阻燃剂、6份预改性玻璃纤维共同加入到14份偶联剂复合改性液中搅拌充分，最后加入2份壳聚糖，继续混合充分，再水洗、干燥，得到玻璃纤维协配阻燃复合剂。

协调改性剂的制备方法为：

S101：将膨润土送入到375℃下热处理25min，然后以4℃/s的速率将至78℃，再送到去离子水中进行分散处理，分散结束、水洗、干燥，得到膨润土剂；

S102：膨润土剂、羟基磷灰石液按照重量比1：5混合搅拌充分，最后水洗、干燥，得到协调改性剂；其中羟基磷灰石液包括以下重量份原料：羟基磷灰石7.5份、去离子水25份、对乙酰氨基酚2.5份、硅烷偶联剂KH560 3份和2.5份十二烷基酚。

对比例1

与实施例3不同的是玻璃纤维协配阻燃复合剂采用7.5份聚磷酸胺阻燃剂、6份玻璃纤维混合代替。

对比例2

与实施例3不同的是玻璃纤维协配阻燃复合剂制备中未加入预改性玻璃纤维。

对比例3

与实施例3不同的是预改性玻璃纤维采用玻璃纤维代替直接与S03原料混合。

对比例4

与实施例3不同的是玻璃纤维协配阻燃复合剂的制备中未加入偶联剂复合改性液。

对比例5

与实施例3不同的是偶联剂复合改性液的制备中未加入硫酸镧溶液。

对比例6

与实施例3不同的是未加入协调改性剂。

对比例7

与实施例3不同的是协调改性剂采用膨润土代替。

对比例8

与实施例3不同的是协调改性剂制备中未加入羟基磷灰石液。

对比例9

与实施例3不同的是协调改性剂制备中羟基磷灰石液采用羟基磷灰石代替。

对比例10

与实施例3不同的是协调改性剂制备中羟基磷灰石液中未加入对乙酰氨基酚、十二烷基酚。

对比例11

与实施例3不同的是协调改性剂制备中膨润土剂未采用送入到375℃下热处理25min，然后以4℃/s的速率将至78℃，再送到去离子水中进行分散处理。

性能测试

zod缺口冲击强度按照GB/T1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》进行测定；极限氧指数按照GB/T2406-93标准测试；同时测定产品在3%的盐酸雾条件下放置12h产品性能效果；测试实施例1-3及对比例1-11产品的性能效果：

从实施例1-3及对比例1-11可看出：本发明实施例3产品具有优异的极限氧指数、冲击强度性能，同时在酸条件下仍可保持优异的耐酸稳定性，性能优异；从对比例1-3及实施例3中看出，玻璃纤维协配阻燃复合剂采用7.5份聚磷酸胺阻燃剂、6份玻璃纤维混合代替，以及未加入改性玻璃纤维、预改性玻璃纤维采用玻璃纤维代替直接与S03原料混合，产品的阻燃、冲击强度在酸条件下均发生显著变差趋势，可知改性玻璃纤维加入的重要性以及玻璃纤维改性的重要性；从对比例4-5及实施例3中看出，玻璃纤维协配阻燃复合剂的制备中未加入偶联剂复合改性液、偶联剂复合改性液制备中未加入硫酸镧溶液，产品的性能均有变差趋势，只有采用本发明的方法制备的玻璃纤维对产品改进效果显著，采用其他方法效果均不如本发明效果显著；从对比例6-11中看出，未加入协调改性剂，产品的性能变差更显著，以及采用膨润土代替该原料，性能优化不明显，采用协调改性剂协配玻璃纤维协配阻燃复合剂，二者可协同增效，共同增强产品的阻燃、抗冲击性能，同时在酸条件下稳定性优异；协调改性剂制备中不加入羟基磷灰石液以及羟基磷灰石液的组成不同、膨润土剂的处理方法不同均对产品有变差的效果，采用本发明的方法制备的协调改性剂性能效果最为显著。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，其特征在于，所述聚苯乙烯改性料由聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂组成；所述聚苯乙烯、玻璃纤维协配阻燃复合剂和协调改性剂的物质质量比为（10-12）：（3-5）：2；其中聚苯乙烯改性料通过热塑改进成型装置进行成型处理，所述热塑改进成型装置包括挤压机固定座（1），所述挤压机固定座（1）的上表面设置有成型机构，且成型机构包括固定在挤压机固定座（1）上表面水平设置的挤压筒（2），所述挤压筒（2）的圆周外壁靠近挤出口一端开有轴心线竖直的插孔（201），且插孔（201）的顶端连通有密闭的热熔箱（11），所述热熔箱（11）的顶部开口处固定有密封顶盖（10），且密封顶盖（10）的下表面固定有两个互相呈中心对称分布的轴承固定架（34），两个轴承固定架（34）之间转动连接有同一根传动杆（36），传动杆（36）的圆周外壁靠近两个轴承固定架（34）处均固定有半齿轮（35），且两个半齿轮（35）呈中心对称分布，两个轴承固定架（34）的底端之间固定有同一个导向兜框（31），且导向兜框（31）的中间转动连接有从动齿盘（32），从动齿盘（32）与两个半齿轮（35）单独啮合；所述从动齿盘（32）的下表面中部固定有热熔机构，且热熔机构包括两个套接在一起且底部固定连接的外螺旋杆（26）和内螺旋杆（29），外螺旋杆（26）和内螺旋杆（29）的顶端设置有同一个热熔机（38）；所述热熔箱（11）的外壁靠近顶端设置有增压机（9），且增压机（9）的出气端连通有插入热熔箱（11）内的输气管。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，其特征在于，所述外螺旋杆（26）和内螺旋杆（29）的外壁均固定有三角筋肋（37），且三角筋肋（37）为金属材料，三角筋肋（37）紧贴在外螺旋杆（26）和内螺旋杆（29）的外壁上；所述热熔箱（11）的外壁位于传动杆（36）的端部设置有密封的电机箱（8），且电机箱（8）中间固定有驱动电机（81），驱动电机（81）的输出轴顶端通过联轴器固定在传动杆（36）的端部，传动杆（36）远离驱动电机（81）的一端固定有从动齿轮（33），且热熔箱（11）的内壁位于从动齿轮（33）的下方设置有清理机构。

3.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，其特征在于，所述清理机构包括嵌装在热熔箱（11）圆周内壁处且开口朝向中间的环形滑槽（24），且环形滑槽（24）的中间转动连接有从动齿环（25），从动齿环（25）的上表面靠近内圆周边缘处固定有等距离分布的凸齿，凸齿与从动齿轮（33）互相啮合；从动齿环（25）的上表面固定有多个等距离分布的L形固定块（39），L形固定块（39）的顶端均固定有滑环（40），滑环（40）与环形滑槽（24）的内壁形成滑动配合，滑环（40）的下表面均设置有滚轮槽，滚轮槽内均设置有滚轮；从动齿环（25）的下表面靠近边缘处固定有两个吊杆（28），且两个吊杆（28）的底端之间固定有同一根弧形刮杆（30）；所述弧形刮杆（30）的截面呈直角三角形结构，且直角三角形的直角边贴在热熔箱（11）的竖直内壁上，吊杆（28）的底端向热熔箱（11）内壁弯曲。

4.根据权利要求3所述的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，其特征在于，所述热熔箱（11）的圆周外壁套接有保温油箱（12），且热熔箱（11）的圆周外壁位于保温油箱（12）的内部开有螺旋槽（27），且螺旋槽（27）内卡接有加热线圈（2301），保温油箱（12）的内部装有导热油，保温油箱（12）的外壁固定有油箱支架（13），且油箱支架（13）的底部固定在挤压机固定座（1）上。

5.根据权利要求4所述的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，其特征在于，所述热熔箱（11）的底端固定有锥形漏底（18），且锥形漏底（18）的底端固定有与插孔（201）相适配的球阀（19）；锥形漏底（18）的底部外壁设置有震动敲击机构。

6.根据权利要求5所述的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，其特征在于，所述从动齿环（25）的下表面固定有摆动转盘（42），且摆动转盘（42）的中间开有直径与热熔机（38）外径相适配的穿孔（41），穿孔（41）的内壁不与热熔机（38）外壁接触；摆动转盘（42）靠近其圆周边缘处开有两个互相呈中心对称分布的上料孔，且两个上料孔的边缘处均设置有磁铁块（43），密封顶盖（10）上嵌装有与上料孔位置相适配的上料管（15），上料管（15）的顶端均固定有密封塞。

7.根据权利要求6所述的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，其特征在于，所述成型机构还包括固定在挤压机固定座（1）上方且位于挤压筒（2）端部的两个支撑架（4），两个支撑架（4）之间转动连接有同一根驱动辊（6），且驱动辊（6）的圆周外壁开有螺旋推进槽（7），挤压筒（2）中滑动连接有活塞推板（202），且活塞推板（202）远离挤出口的一端固定有推杆（3），推杆（3）远离活塞推板（202）的一端固定有插入螺旋推进槽（7）中的拨动杆（22），驱动辊（6）的两端分别固定有减速电机（5）和变径凸轮顶轮（21），挤压筒（2）的挤出口端设置有模具（14）；震动敲击机构还包括固定在保温油箱（12）底部一侧的L形弹簧固定块（16），L形弹簧固定块（16）的端部下表面固定有复位弹簧，且复位弹簧的顶端铰接有击打框（17），击打框（17）远离铰接点的一端固定有L形拨动杆（20），L形拨动杆（20）的底部横杆与变径凸轮顶轮（21）相适配；且L形拨动杆（20）的上表面与锥形漏底（18）的外壁之间固定有拉伸弹簧（23）。

8.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，其特征在于，所述玻璃纤维协配阻燃复合剂的制备方法为：

S01：将玻璃纤维送入到5-10重量倍的质量分数5%的盐酸溶液中，然后加入玻璃纤维总重量2-5%的烷基磺酸钠和玻璃纤维总重量1-5%的羧甲基纤维素钠，搅拌充分，再水洗、干燥，得到预改性玻璃纤维；

S02：将3-6份钛酸酯偶联剂加入到10-20份乙醇中，然后加入1-3份质量分数2%的硫酸镧溶液，搅拌均匀，得到偶联剂复合改性液；

S03：将5-10份聚磷酸胺阻燃剂、4-7份预改性玻璃纤维共同加入到12-16份偶联剂复合改性液中搅拌充分，最后加入1-3份壳聚糖，继续混合充分，再水洗、干燥，得到玻璃纤维协配阻燃复合剂。

9.根据权利要求8所述的一种玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料，其特征在于，所述协调改性剂的制备方法为：

S101：将膨润土送入到350-400℃温度下热处理20-30min，然后以3-5℃/s的速率降至75-80℃，再送到去离子水中进行分散处理，分散结束、水洗、干燥，得到膨润土剂；

S102：膨润土剂、羟基磷灰石液按照重量比1：5混合搅拌充分，最后水洗、干燥，得到协调改性剂；其中羟基磷灰石液包括以下重量份原料：羟基磷灰石5-10份、去离子水20-30份、对乙酰氨基酚1-4份、硅烷偶联剂KH560 2-4份和2-3份十二烷基酚。

10.一种如权利要求1-9任一项所述玻璃纤维增强阻燃高抗冲聚苯乙烯改性料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将电机箱（8）内的驱动电机（81）断电，此时在磁铁块（43）的作用下，将上料管（15）与摆动转盘（42）上的上料孔对齐，即可进行上料，上料完成之后将上料管（15）的顶端密封；

步骤二：启动热熔机（38）的同时也启动驱动电机（81），在两个半齿轮（35）的带动下实现从动齿盘（32）的摆动转动，继而带动固定在从动齿盘（32）底部的热熔机构旋转，通过设置直径不同的外螺旋杆（26）和内螺旋杆（29），在从动齿盘（32）整体呈搓动形态运动时，带动外螺旋杆（26）和内螺旋杆（29）同时对内部的物料进行混合并翻料，表面光滑无突触的外螺旋杆（26）和内螺旋杆（29）避免将预改性的玻璃纤维卡住；

步骤三：待内部的物料熔完至流体状态时，开启球阀（19）开始注塑挤压；此时传动杆（36）继续转动，传动杆（36）在转动的过程中，也带动从动齿轮（33）转动，通过设置伴随从动齿环（25）转动的弧形刮杆（30），以对热熔箱（11）的全部竖直内壁进行螺旋刮擦，及时对粘有热熔物质的位置进行清理；

步骤四：挤压筒（2）在工作的同时，通过驱动辊（6）端部的变径凸轮顶轮（21）的转动带动震动敲击机构运作，此时在挤压筒（2）挤压的时候，不断地带动击打框（17）使得锥形漏底（18）的底部产生震动，让熔化后的物料可通过球阀（19）进入底部的挤压筒（2）中。

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