CN116874942B - 一种高阻燃型聚苯乙烯及其制备工艺 - Google Patents

一种高阻燃型聚苯乙烯及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种高阻燃型聚苯乙烯及其制备工艺；所述高阻燃型聚苯乙烯由如下重量份原料制备而成：80～100份聚苯乙烯、1.8～3.0份聚二甲基硅氧烷、0.8～2.5份特氟龙、15～25份复配阻燃剂、6～10份三氧化二锑、0.8～1.2份抗氧剂及0.5～1.0份润滑剂；本发明中的复配阻燃剂不仅具有优异的阻燃性能，同时还具有较好的抗紫外、耐候性能；再者，球状芯材、协效阻燃剂及改性剂三者之间相互协同，相互配合，使得所制备的复配阻燃剂的阻燃性能有了显著地提高；其用作制备聚苯乙烯的原料不仅有效地改善了其阻燃性能，还具有较好的热稳定性能及耐候性能，在一定程度上延长了其使用寿命，有效地保证了其品质。

Description

一种高阻燃型聚苯乙烯及其制备工艺
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种高阻燃型聚苯乙烯及其制备工艺。
背景技术
聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物，是一种无色透明的热塑性塑料。其具有高于100℃的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。聚苯乙烯(PS)包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯(EPS)，高抗冲聚苯乙烯(HIPS)及间规聚苯乙烯(SPS)。
由于聚苯乙烯具有优良的光学性能、电性能及隔热保温性能，故其越来越广泛地应用在不同的技术领域。但是聚苯乙烯本身仍存在以下不足之处需要改善：
1、聚苯乙烯在热、氧及大气条件下易发生老化现象，造成大分子链的断裂和显色，当体系中含有微量单体、硫化物等杂质时更易老化，因此，聚苯乙烯制品在长期使用中会变黄发脆。
2、聚苯乙烯的阻燃性能也相对较差，极易燃烧，其不仅可以在较低温度下点燃，而且一旦着火即会剧烈燃烧，产生大量黑色烟雾、有毒气体和带明火的熔滴，导致燃烧发展更严重。
基于此，本发明提供一种高阻燃型聚苯乙烯及其制备工艺，以解决上述所述的若干技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高阻燃型聚苯乙烯及其制备工艺，本发明所制备的聚苯乙烯不仅具有优异的阻燃性能，同时还具有较好的耐候性能，在一定程度上延长了其使用寿命，有效地保证了其品质。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高阻燃型聚苯乙烯，所述高阻燃型聚苯乙烯由如下重量份原料制备而成：80～100份聚苯乙烯、15～30份高抗冲聚苯乙烯、1.8～3.0份聚二甲基硅氧烷、0.8～2.5份特氟龙、15～25份复配阻燃剂、6～10份三氧化二锑、0.8～1.2份抗氧剂及0.5～1.0份润滑剂；
其中，聚苯乙烯悬臂梁缺口冲击强度为15～20J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为6～20g/10min；
高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和聚丁二烯橡胶的共聚物，且其悬臂梁缺口冲击强度为90～120J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为10～14g/10min。
更近一步地，所述复配阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按1：20～30的体积比将钛酸四正丁酯与体积浓度为80～90％的乙醇水溶液混合，搅拌均匀后将所得混合液缓慢滴至浓度为0.03～0.08g/mL的球状芯材的乙醇分散液中，然后在150～230℃的温度下保温反应30～60h；反应完毕后，所得生成物组分依次进行离心分离、洗涤及干燥处理，最终所得即为纳米材料包覆球状芯材；
步骤二、按0.06～0.1g/mL的用量比将预处理后的纳米材料包覆球状芯材投入混合分散液中，经搅拌分散30～40min后，加入质量为预处理后的纳米材料包覆球状芯材1.0～1.5倍的改性剂，混合搅拌均匀后将温度升至40～50℃，并于此温度下保温反应10～20h；反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、丙酮洗涤及干燥处理，最终所得即为复配阻燃剂成品。
更近一步地，所述球状芯材的制备方法为：向浓度为1.5～2.0wt％的氨水溶液中分别加入体积为其14～20％的二甲基甲醇及质量为二甲基甲醇2.0～3.0％的鲸蜡基三甲基溴化铵，混合搅拌均匀后，边搅拌边向其中缓慢滴加质量为去离子水8～12％的三异丙氧基铝在二甲基甲醇中的饱和溶液，滴加完毕后于室温条件下保温反应20～30h；反应完毕，对所得生成物组分进行过滤处理，然后将之转入真空干燥箱中进行干燥，最终所得即为球状芯材。
更近一步地，所述纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺为：按0.008～0.015g/mL的用量比将纳米材料包覆球状芯材投入浓度为85～95％的乙醇水溶液中，搅拌分散均匀后向其中加入体积分别为乙醇15～20％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3～5％的去离子水，搅拌20～30min后用乙酸将其pH调节至2.6～3.2，通入氮气5～8min，然后将之密封并于70～80℃的温度下恒温搅拌反应3～5h；反应完毕后，以8000～12000r/min的转速对所得生成物组分进行离心分离，再依次经乙醇洗涤2～3次及75～80℃的条件下真空干燥13～15h；即完成了纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺。
更近一步地，所述混合分散液的制备方法为：将去离子水及二甲亚砜按1：5的质量比混合，然后按0.02～0.04g/mL的用量比向其中加入协效阻燃剂及质量为协效阻燃剂0.6～0.8倍的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，经超声分散均匀后所得即为混合分散液成品。
更近一步地，所述协效阻燃剂的制备方法为：在氮气气氛的保护下将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加热至完全融化，然后分别加入质量为其0.5～1.2倍的硅烷偶联剂YDH-171、0.02～0.05倍的N，N-二乙基乙胺，并于氮气气氛的条件下以132～138℃的温度保温反应30～35h；待反应完毕后，对所得生成物组分依次进行旋蒸、环己烷洗涤及干燥处理，所得即为协效阻燃剂成品。
更近一步地，所述改性剂的制备方法为：将碳酰胺与去离子水按1：2～3的质量比混合，然后向其中加入质量为碳酰胺20～25％的甲醛，混合搅拌均匀后将其pH调节至8.7～9.2，并于38～42℃的温度下保温反应2～3h，反应完毕后将其pH调节至3.0，然后加入质量为碳酰胺0.6～0.8倍的磷酸二氢钾，分散搅拌均匀后于室温条件下反应60～100min；反应完毕，将所得生成物组分于125～135℃的条件下干燥处理3～4h；最终所得即为改性剂成品。
更近一步地，所述抗氧剂选用β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的任意一种。
更近一步地，所述润滑剂选用乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙中的任意一种。
一种高阻燃型聚苯乙烯的制备工艺，包括以下步骤：
S1、准确称取制备高阻燃型聚苯乙烯所需各原料，然后将称量好的聚苯乙烯倒入混料设备中进行混料，混料5～10min后倒入聚二甲基硅氧烷，继续混合5～15min后再将特氟龙及润滑剂均分三次倒入混料设备中，继续混料10～25min；所得第一混合物料保存、备用；
S2、将剩余原料倒入第一混合物料中，混料处理20～30min后将所得的第二混合物料保存、备用；
S3、将第二混合物料转入双螺杆挤出机中进行挤出，后经温度为10～20℃的水槽进行冷却处理，再依次经切粒机切粒及包装处理，所得即为高阻燃型聚苯乙烯成品；其中，挤出机的各加热段温度具体设置为：温度范围60～220℃，喂料区温度35～45℃，机身温度130～230℃，机头温度190～240℃；螺杆转速为60～150r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中以三异丙氧基铝、氨水溶液及二甲基甲醇等为原料，制备出具有阻燃结构的球状芯材。然后以球状芯材、钛酸四正丁酯等为原料，通过化学反应在球状芯材的表面沉积了由球状空心纳米二氧化钛组成的相当致密的包覆层，从而得到包覆球状芯材。然后采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米材料包覆球状芯材进行预处理，然后将之浸渍在由协效阻燃剂及2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等组成的混合分散液中，搅拌分散后协效阻燃剂及2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮能均匀地吸附并滞留在纳米材料包覆球状芯材表面相邻的球状空心纳米二氧化钛交界处形成的“凹陷沟槽”处。再通过改性剂与预处理后的纳米材料包覆球状芯材表面相关基团发生化学反应，最终改性剂通过化学键接枝在纳米材料包覆球状芯材的表面并在其表面形成三维网络结构，最终制备出复配阻燃剂成品。三维网络结构的存在能对滞留在“凹陷沟槽”处的协效阻燃剂及2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮进行密集的三维网罗，从而减少了协效阻燃剂及2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的流失，使得所制备的复配阻燃剂不仅具有优异的阻燃性能，同时还具有较好的抗紫外、耐候性能。此外，本申请中球状芯材、协效阻燃剂及改性剂三者之间相互协同，相互配合，使得所制备的复配阻燃剂的阻燃性能有了显著地提高。2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与抗氧剂及球状空心纳米二氧化钛的协同配合显著地改善了复配助燃剂的抗紫外、耐候效果。所制备的复配阻燃剂用作制备聚苯乙烯的原料不仅有效地改善了其阻燃性能，同时在一定程度上延长了其使用寿命，有效地保证了其品质。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高阻燃型聚苯乙烯，所述高阻燃型聚苯乙烯由如下重量份原料制备而成：80份聚苯乙烯、15份高抗冲聚苯乙烯、1.8份聚二甲基硅氧烷、0.8份特氟龙、15份复配阻燃剂、6份三氧化二锑、0.8份抗氧剂及0.5份润滑剂；
其中，聚苯乙烯悬臂梁缺口冲击强度为15J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为6g/10min；
高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和聚丁二烯橡胶的共聚物，且其悬臂梁缺口冲击强度为90J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为10g/10min。
复配阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按1：20的体积比将钛酸四正丁酯与体积浓度为80％的乙醇水溶液混合，搅拌均匀后将所得混合液缓慢滴至浓度为0.03g/mL的球状芯材的乙醇分散液中，然后在150℃的温度下保温反应30h；反应完毕后，所得生成物组分依次进行离心分离、洗涤及干燥处理，最终所得即为纳米材料包覆球状芯材；
步骤二、按0.06g/mL的用量比将预处理后的纳米材料包覆球状芯材投入混合分散液中，经搅拌分散30min后，加入质量为预处理后的纳米材料包覆球状芯材1.0倍的改性剂，混合搅拌均匀后将温度升至40℃，并于此温度下保温反应10h；反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、丙酮洗涤及干燥处理，最终所得即为复配阻燃剂成品。
球状芯材的制备方法为：向浓度为1.5wt％的氨水溶液中分别加入体积为其14％的二甲基甲醇及质量为二甲基甲醇2.0％的鲸蜡基三甲基溴化铵，混合搅拌均匀后，边搅拌边向其中缓慢滴加质量为去离子水8％的三异丙氧基铝在二甲基甲醇中的饱和溶液，滴加完毕后于室温条件下保温反应20h；反应完毕，对所得生成物组分进行过滤处理，然后将之转入真空干燥箱中进行干燥，最终所得即为球状芯材。
纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺为：按0.008g/mL的用量比将纳米材料包覆球状芯材投入浓度为85％的乙醇水溶液中，搅拌分散均匀后向其中加入体积分别为乙醇15％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3％的去离子水，搅拌20min后用乙酸将其pH调节至2.6，通入氮气5min，然后将之密封并于70℃的温度下恒温搅拌反应3h；反应完毕后，以8000r/min的转速对所得生成物组分进行离心分离，再依次经乙醇洗涤2次及75℃的条件下真空干燥13h；即完成了纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺。
混合分散液的制备方法为：将去离子水及二甲亚砜按1：5的质量比混合，然后按0.02g/mL的用量比向其中加入协效阻燃剂及质量为协效阻燃剂0.6倍的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，经超声分散均匀后所得即为混合分散液成品。
协效阻燃剂的制备方法为：在氮气气氛的保护下将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加热至完全融化，然后分别加入质量为其0.5倍的硅烷偶联剂YDH-171、0.02倍的N，N-二乙基乙胺，并于氮气气氛的条件下以132℃的温度保温反应30h；待反应完毕后，对所得生成物组分依次进行旋蒸、环己烷洗涤及干燥处理，所得即为协效阻燃剂成品。
改性剂的制备方法为：将碳酰胺与去离子水按1：2的质量比混合，然后向其中加入质量为碳酰胺20％的甲醛，混合搅拌均匀后将其pH调节至8.7，并于38℃的温度下保温反应2h，反应完毕后将其pH调节至3.0，然后加入质量为碳酰胺0.6倍的磷酸二氢钾，分散搅拌均匀后于室温条件下反应60min；反应完毕，将所得生成物组分于125℃的条件下干燥处理3h；最终所得即为改性剂成品。
一种高阻燃型聚苯乙烯的制备工艺，包括以下步骤：
S1、准确称取制备高阻燃型聚苯乙烯所需各原料，然后将称量好的聚苯乙烯倒入混料设备中进行混料，混料5min后倒入聚二甲基硅氧烷，继续混合5min后再将特氟龙及润滑剂均分三次倒入混料设备中，继续混料10min；所得第一混合物料保存、备用；
S2、将剩余原料倒入第一混合物料中，混料处理20min后将所得的第二混合物料保存、备用；
S3、将第二混合物料转入双螺杆挤出机中进行挤出，后经温度为10℃的水槽进行冷却处理，再依次经切粒机切粒及包装处理，所得即为高阻燃型聚苯乙烯成品；其中，挤出机的各加热段温度具体设置为：温度范围60℃，喂料区温度35℃，机身温度130℃，机头温度190℃；螺杆转速为60r/min。
实施例2
本实施例中高阻燃型聚苯乙烯的制备工艺与实施例1相同，两者的区别在于：聚苯乙烯的具体组成及复配阻燃剂的制备方法有所不同，本实施例中聚苯乙烯的具体组成及复配阻燃剂的制备方法具体如下：
一种高阻燃型聚苯乙烯，所述高阻燃型聚苯乙烯由如下重量份原料制备而成：90份聚苯乙烯、20份高抗冲聚苯乙烯、2.5份聚二甲基硅氧烷、1.5份特氟龙、20份复配阻燃剂、8份三氧化二锑、1.0份抗氧剂及0.8份润滑剂；
其中，聚苯乙烯悬臂梁缺口冲击强度为18J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为15g/10min；
高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和聚丁二烯橡胶的共聚物，且其悬臂梁缺口冲击强度为110J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为12g/10min。
复配阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按1：25的体积比将钛酸四正丁酯与体积浓度为85％的乙醇水溶液混合，搅拌均匀后将所得混合液缓慢滴至浓度为0.06g/mL的球状芯材的乙醇分散液中，然后在190℃的温度下保温反应45h；反应完毕后，所得生成物组分依次进行离心分离、洗涤及干燥处理，最终所得即为纳米材料包覆球状芯材；
步骤二、按0.08g/mL的用量比将预处理后的纳米材料包覆球状芯材投入混合分散液中，经搅拌分散35min后，加入质量为预处理后的纳米材料包覆球状芯材1.2倍的改性剂，混合搅拌均匀后将温度升至45℃，并于此温度下保温反应15h；反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、丙酮洗涤及干燥处理，最终所得即为复配阻燃剂成品。
球状芯材的制备方法为：向浓度为1.8wt％的氨水溶液中分别加入体积为其18％的二甲基甲醇及质量为二甲基甲醇2.5％的鲸蜡基三甲基溴化铵，混合搅拌均匀后，边搅拌边向其中缓慢滴加质量为去离子水10％的三异丙氧基铝在二甲基甲醇中的饱和溶液，滴加完毕后于室温条件下保温反应25h；反应完毕，对所得生成物组分进行过滤处理，然后将之转入真空干燥箱中进行干燥，最终所得即为球状芯材。
纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺为：按0.012g/mL的用量比将纳米材料包覆球状芯材投入浓度为90％的乙醇水溶液中，搅拌分散均匀后向其中加入体积分别为乙醇20％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、4％的去离子水，搅拌25min后用乙酸将其pH调节至3.0，通入氮气68min，然后将之密封并于75℃的温度下恒温搅拌反应4h；反应完毕后，以10000r/min的转速对所得生成物组分进行离心分离，再依次经乙醇洗涤3次及75℃的条件下真空干燥14h；即完成了纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺。
混合分散液的制备方法为：将去离子水及二甲亚砜按1：5的质量比混合，然后按0.03g/mL的用量比向其中加入协效阻燃剂及质量为协效阻燃剂0.7倍的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，经超声分散均匀后所得即为混合分散液成品。
协效阻燃剂的制备方法为：在氮气气氛的保护下将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加热至完全融化，然后分别加入质量为其0.8倍的硅烷偶联剂YDH-171、0.03倍的N，N-二乙基乙胺，并于氮气气氛的条件下以135℃的温度保温反应32h；待反应完毕后，对所得生成物组分依次进行旋蒸、环己烷洗涤及干燥处理，所得即为协效阻燃剂成品。
改性剂的制备方法为：将碳酰胺与去离子水按1：2.5的质量比混合，然后向其中加入质量为碳酰胺20％的甲醛，混合搅拌均匀后将其pH调节至9.0，并于40℃的温度下保温反应2.5h，反应完毕后将其pH调节至3.0，然后加入质量为碳酰胺0.7倍的磷酸二氢钾，分散搅拌均匀后于室温条件下反应80min；反应完毕，将所得生成物组分于130℃的条件下干燥处理3h；最终所得即为改性剂成品。
实施例3
本实施例中高阻燃型聚苯乙烯的制备工艺与实施例1相同，两者的区别在于：聚苯乙烯的具体组成及复配阻燃剂的制备方法有所不同，本实施例中聚苯乙烯的具体组成及复配阻燃剂的制备方法具体如下：
一种高阻燃型聚苯乙烯，所述高阻燃型聚苯乙烯由如下重量份原料制备而成：100份聚苯乙烯、30份高抗冲聚苯乙烯、3.0份聚二甲基硅氧烷、2.5份特氟龙、25份复配阻燃剂、10份三氧化二锑、1.2份抗氧剂及1.0份润滑剂；
其中，聚苯乙烯悬臂梁缺口冲击强度为20J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为20g/10min；
高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和聚丁二烯橡胶的共聚物，且其悬臂梁缺口冲击强度为120J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为14g/10min。
复配阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按1：30的体积比将钛酸四正丁酯与体积浓度为90％的乙醇水溶液混合，搅拌均匀后将所得混合液缓慢滴至浓度为0.08g/mL的球状芯材的乙醇分散液中，然后在230℃的温度下保温反应60h；反应完毕后，所得生成物组分依次进行离心分离、洗涤及干燥处理，最终所得即为纳米材料包覆球状芯材；
步骤二、按0.1g/mL的用量比将预处理后的纳米材料包覆球状芯材投入混合分散液中，经搅拌分散40min后，加入质量为预处理后的纳米材料包覆球状芯材1.5倍的改性剂，混合搅拌均匀后将温度升至50℃，并于此温度下保温反应20h；反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、丙酮洗涤及干燥处理，最终所得即为复配阻燃剂成品。
球状芯材的制备方法为：向浓度为2.0wt％的氨水溶液中分别加入体积为其20％的二甲基甲醇及质量为二甲基甲醇3.0％的鲸蜡基三甲基溴化铵，混合搅拌均匀后，边搅拌边向其中缓慢滴加质量为去离子水12％的三异丙氧基铝在二甲基甲醇中的饱和溶液，滴加完毕后于室温条件下保温反应30h；反应完毕，对所得生成物组分进行过滤处理，然后将之转入真空干燥箱中进行干燥，最终所得即为球状芯材。
纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺为：按0.015g/mL的用量比将纳米材料包覆球状芯材投入浓度为95％的乙醇水溶液中，搅拌分散均匀后向其中加入体积分别为乙醇20％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、5％的去离子水，搅拌30min后用乙酸将其pH调节至3.2，通入氮气8min，然后将之密封并于80℃的温度下恒温搅拌反应5h；反应完毕后，以12000r/min的转速对所得生成物组分进行离心分离，再依次经乙醇洗涤3次及80℃的条件下真空干燥15h；即完成了纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺。
混合分散液的制备方法为：将去离子水及二甲亚砜按1：5的质量比混合，然后按0.04g/mL的用量比向其中加入协效阻燃剂及质量为协效阻燃剂0.8倍的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，经超声分散均匀后所得即为混合分散液成品。
协效阻燃剂的制备方法为：在氮气气氛的保护下将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加热至完全融化，然后分别加入质量为其1.2倍的硅烷偶联剂YDH-171、0.05倍的N，N-二乙基乙胺，并于氮气气氛的条件下以138℃的温度保温反应35h；待反应完毕后，对所得生成物组分依次进行旋蒸、环己烷洗涤及干燥处理，所得即为协效阻燃剂成品。
改性剂的制备方法为：将碳酰胺与去离子水按1：3的质量比混合，然后向其中加入质量为碳酰胺25％的甲醛，混合搅拌均匀后将其pH调节至9.2，并于42℃的温度下保温反应3h，反应完毕后将其pH调节至3.0，然后加入质量为碳酰胺0.8倍的磷酸二氢钾，分散搅拌均匀后于室温条件下反应100min；反应完毕，将所得生成物组分于135℃的条件下干燥处理4h；最终所得即为改性剂成品。
对比例1、与实施例1的不同之处在于：本实施例中采用等量的纳米材料包覆球状芯材代替复配阻燃剂；
对比例2、与实施例1的不同之处在于：本实施例的混合分散液中不含协效阻燃剂及2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；
对比例3、与实施例1的不同之处在于：本实施例中采用等量的球状芯材代替复配阻燃剂。
性能测试：
分别对实施例1～3及对比例1～3制备的聚苯乙烯样品的相关性能进行测试，所得数据记录于下表：
通过对比及分析表中的相关数据可知，本发明所制备的聚苯乙烯产品不仅具有优异的阻燃性能，同时还具有较好的耐候性能，在一定程度上延长了其使用寿命，有效地保证了其品质。由此，表明本发明所提供的高阻燃型聚苯乙烯及其制备工艺具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种高阻燃型聚苯乙烯，其特征在于，所述高阻燃型聚苯乙烯由如下重量份原料制备而成：80～100份聚苯乙烯、15～30份高抗冲聚苯乙烯、1.8～3.0份聚二甲基硅氧烷、0.8～2.5份特氟龙、15～25份复配阻燃剂、6～10份三氧化二锑、0.8～1.2份抗氧剂及0.5～1.0份润滑剂；
其中，聚苯乙烯悬臂梁缺口冲击强度为15～20J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为6～20g/10min；
高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和聚丁二烯橡胶的共聚物，且其悬臂梁缺口冲击强度为90～120J/m，200℃、5kg的测试条件下的熔体流动速率为10～14g/10min；
所述复配阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按1：20～30的体积比将钛酸四正丁酯与体积浓度为80～90％的乙醇水溶液混合，搅拌均匀后将所得混合液缓慢滴至浓度为0.03～0.08g/mL的球状芯材的乙醇分散液中，然后在150～230℃的温度下保温反应30～60h；反应完毕后，所得生成物组分依次进行离心分离、洗涤及干燥处理，最终所得即为纳米材料包覆球状芯材；
步骤二、按0.06～0.1g/mL的用量比将预处理后的纳米材料包覆球状芯材投入混合分散液中，经搅拌分散30～40min后，加入质量为预处理后的纳米材料包覆球状芯材1.0～1.5倍的改性剂，混合搅拌均匀后将温度升至40～50℃，并于此温度下保温反应10～20h；反应完毕后，依次对所得生成物组分进行离心分离、丙酮洗涤及干燥处理，最终所得即为复配阻燃剂成品；
所述球状芯材的制备方法为：向浓度为1.5～2.0wt％的氨水溶液中分别加入体积为其14～20％的二甲基甲醇及质量为二甲基甲醇2.0～3.0％的鲸蜡基三甲基溴化铵，混合搅拌均匀后，边搅拌边向其中缓慢滴加质量为去离子水8～12％的三异丙氧基铝在二甲基甲醇中的饱和溶液，滴加完毕后于室温条件下保温反应20～30h；反应完毕，对所得生成物组分进行过滤处理，然后将之转入真空干燥箱中进行干燥，最终所得即为球状芯材；
所述纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺为：按0.008～0.015g/mL的用量比将纳米材料包覆球状芯材投入浓度为85～95％的乙醇水溶液中，搅拌分散均匀后向其中加入体积分别为乙醇15～20％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3～5％的去离子水，搅拌20～30min后用乙酸将其pH调节至2.6～3.2，通入氮气5～8min，然后将之密封并于70～80℃的温度下恒温搅拌反应3～5h；反应完毕后，以8000～12000r/min的转速对所得生成物组分进行离心分离，再依次经乙醇洗涤2～3次及75～80℃的条件下真空干燥13～15h；即完成了纳米材料包覆球状芯材的预处理工艺；
所述混合分散液的制备方法为：将去离子水及二甲亚砜按1：5的质量比混合，然后按0.02～0.04g/mL的用量比向其中加入协效阻燃剂及质量为协效阻燃剂0.6～0.8倍的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，经超声分散均匀后所得即为混合分散液成品；
所述协效阻燃剂的制备方法为：在氮气气氛的保护下将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物加热至完全融化，然后分别加入质量为其0.5～1.2倍的硅烷偶联剂YDH-171、0.02～0.05倍的N，N-二乙基乙胺，并于氮气气氛的条件下以132～138℃的温度保温反应30～35h；待反应完毕后，对所得生成物组分依次进行旋蒸、环己烷洗涤及干燥处理，所得即为协效阻燃剂成品；
所述改性剂的制备方法为：将碳酰胺与去离子水按1：2～3的质量比混合，然后向其中加入质量为碳酰胺20～25％的甲醛，混合搅拌均匀后将其pH调节至8.7～9.2，并于38～42℃的温度下保温反应2～3h，反应完毕后将其pH调节至3.0，然后加入质量为碳酰胺0.6～0.8倍的磷酸二氢钾，分散搅拌均匀后于室温条件下反应60～100min；反应完毕，将所得生成物组分于125～135℃的条件下干燥处理3～4h；最终所得即为改性剂成品。
2.根据权利要求1所述的一种高阻燃型聚苯乙烯，其特征在于，所述抗氧剂选用β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种高阻燃型聚苯乙烯，其特征在于：所述润滑剂选用乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙中的任意一种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种高阻燃型聚苯乙烯的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准确称取制备高阻燃型聚苯乙烯所需各原料，然后将称量好的聚苯乙烯倒入混料设备中进行混料，混料5～10min后倒入聚二甲基硅氧烷，继续混合5～15min后再将特氟龙及润滑剂均分三次倒入混料设备中，继续混料10～25min；所得第一混合物料保存、备用；
S2、将剩余原料倒入第一混合物料中，混料处理20～30min后将所得的第二混合物料保存、备用；
S3、将第二混合物料转入双螺杆挤出机中进行挤出，后经温度为10～20℃的水槽进行冷却处理，再依次经切粒机切粒及包装处理，所得即为高阻燃型聚苯乙烯成品；其中，挤出机的各加热段温度具体设置为：温度范围60～220℃，喂料区温度35～45℃，机身温度130～230℃，机头温度190～240℃；螺杆转速为60～150r/min。
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