專利名稱：一種復(fù)配阻燃聚苯乙烯組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃聚苯こ烯組合物及其制備方法，具體是ー種采用復(fù)配阻燃劑改性的聚苯こ烯組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯こ烯(PS)性能優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于電子/電器、汽車、建筑、玩具、包裝等很多領(lǐng)域。但是，目前國內(nèi)外對(duì)材料的阻燃要求越來越嚴(yán)格。然而聚苯こ烯容易燃燒、燃燒時(shí)融滴現(xiàn)象嚴(yán)重等缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了其在有防火要求的領(lǐng)域推廣使用。獲得現(xiàn)有文獻(xiàn)，公開號(hào)為CN 1966567A公開了 “ー種聚苯こ烯組合物”，按重量將100份的聚苯こ烯、8 25份含溴化合物和2飛份三氧化ニ銻共混，得到的組合物具有良好的阻燃性能。 還獲得現(xiàn)有文獻(xiàn)，公開號(hào)為CN 101704982A公開了 “ー種阻燃高抗沖聚苯こ烯復(fù)合物及其制備方法”的發(fā)明專利，使用傳統(tǒng)的溴氮類阻燃劑，阻燃效果優(yōu)良。上述現(xiàn)有溴系阻燃劑阻燃效果優(yōu)異，是用量最大的阻燃劑。然而其燃燒生成很多有毒物質(zhì)，其中多溴代ニ苯并ニ惡烷(DBDO)及多溴代ニ苯并呋湳(DBDF)，影響人體正常代謝，有致癌性，國際癌癥研究中心已將其列為人類一級(jí)致癌物。歐盟已在2006年7月I日開始實(shí)施RoHS指令，嚴(yán)格限制多溴ニ苯醚(PBDE)、多溴聯(lián)苯(PBB)的使用。而且聚苯こ烯加入該類阻燃劑容易在燃燒時(shí)產(chǎn)生融滴現(xiàn)象，造成火勢(shì)蔓延。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是選擇適宜的阻燃添加劑復(fù)配與基體聚苯こ烯樹脂構(gòu)成一種環(huán)保的溴系阻燃聚苯こ烯組合物，并提供一種復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物及其制備方法。本發(fā)明解決上述問題所提供的一種復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物及其制備方法，其中，所述的ー種復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，其原料的組成及其含量按質(zhì)量份數(shù)為
聚苯こ烯樹脂100份
復(fù)配阻燃劑5(T80份
潤(rùn)滑分散劑H份
增韌劑7 10份
抗氧劑f 3份
在上述復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物的技術(shù)方案中，進(jìn)ー步的技術(shù)特征在干所述聚苯こ烯樹脂是聚苯こ烯(PS)和高抗沖聚苯こ烯(HIPS)中的ー種；所述復(fù)配阻燃劑的組成及其含量按質(zhì)量比是十溴ニ苯こ烷三氧化ニ銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=41 T2 r4 T2的經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑KH-570表面處理過的混合物；所述的潤(rùn)滑分散劑為聚こ烯蠟、硬脂酸和液體石蠟(白油)中的ー種；所述增韌劑是苯こ烯-丁ニ烯-苯こ烯嵌段共聚物(SBS)、馬來酸酐接枝的POE和こ烯-丁基丙烯酸酯ニ元共聚物中的一種；所述抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑168和抗氧劑2，4，6-BHT中的ー種。本發(fā)明所提供的一種復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物的制備方法，其所述制備方法按下列步驟進(jìn)行
(1)將聚苯こ烯樹脂在10(Tl40°C下進(jìn)行干燥3 4h，使其水分控制在0. 03%以下，獲得干燥聚苯こ烯樹脂；
(2)復(fù)配阻燃劑按阻燃劑的組成及其含量的質(zhì)量比 為十溴ニ苯こ烷三氧化ニ銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=o r2 : r4 : f 2混合，再加入由占復(fù)配阻燃劑總質(zhì)量的廣2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在1000r/min的高速攪拌下進(jìn)行混合和表面處理^lOmin，干燥，獲得復(fù)配阻燃劑；
(3)將上述步驟(I)干燥聚苯こ烯樹脂和上述步驟(2)復(fù)配阻燃劑，以及潤(rùn)滑分散劑、增韌劑和抗氧劑按質(zhì)量份數(shù)為100份、5(T80份、廣3份、7 10份和f 3份加入高速混合機(jī)混合均勻，獲得聚苯こ烯混合物；
(4)將上述得到的聚苯こ烯混合物投入雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為主機(jī)60(Tl000r/m，主喂料ロ轉(zhuǎn)速為30(T600r/m，四區(qū)溫度在190°C 220°C，模頭溫度210 220で，進(jìn)行擠出；
(5)用切粒機(jī)對(duì)上述聚苯こ烯組合物擠出料進(jìn)行造粒，干燥，即制得復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物粒料。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明ー種復(fù)配阻燃母粒及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的特點(diǎn)在于本發(fā)明阻燃母粒是在現(xiàn)有阻燃劑的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多種阻燃成份的有機(jī)結(jié)合、改性處理與協(xié)同作用，并通過雙螺桿擠出機(jī)經(jīng)過混煉、擠出、造粒而獲得的ー種顆粒狀復(fù)配阻燃粒料。與現(xiàn)有阻燃劑不同的是，本發(fā)明采用無污染的溴系阻燃劑，以及價(jià)格低廉的硼酸鋅部分替代三氧化ニ銻，所制得的阻燃粒料具有在樹脂中環(huán)保無污染，而且阻燃效果顯著，易于添カロ，價(jià)格低廉。還具有清潔衛(wèi)生，阻燃效率高，添加量小，對(duì)樹脂的力學(xué)性能影響小，添加后不易發(fā)生分層、花紋及析出等不良現(xiàn)象，節(jié)省了人力和物力，降低了成本等優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明制備方法的エ藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作出說明。實(shí)施本發(fā)明所提供的一種復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，及其制備方法，是基于下述原理而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)施所述阻燃劑是采用十溴ニ苯こ烷，高溫分解形成溴化氫吋，溴化氫使基體材料脫水炭化，形成難燃的炭層隔絕空氣。同吋，溴化氫與三氧化ニ銻反應(yīng)生成溴化銻，生成的溴化銻可以捕捉火焰中的傳遞燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的活性自由基，進(jìn)而阻斷燃燒的進(jìn)程，起到阻燃作用。同時(shí)硼酸鋅失去結(jié)晶水，可以有效降低周圍環(huán)境的溫度。生成的水蒸氣和溴化氫可以稀釋空氣的氧氣的濃度，延緩燃燒過程。而且硼酸鋅繼續(xù)與溴化氫反應(yīng)生成溴化鋅和溴化硼，它們都可以捕捉空氣中傳遞燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的活性自由基，在氣相中阻燃。在固相中，線性熱塑性酚醛樹脂粉在大約100°C中就開始融化流動(dòng)，將燃燒形成的溴化銻、溴化鋅、溴化硼與脫水形成的炭層粘接在一起，形成一個(gè)致密的玻璃態(tài)層，可以有效隔絕空氣和熱量與內(nèi)部材料的接觸，延緩或阻止燃燒的進(jìn)行。參見附圖所示，實(shí)施本發(fā)明制備方法是基于本發(fā)明ー種復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物進(jìn)行的，該復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物的組成及其含量按質(zhì)量份數(shù)為100份的聚苯こ烯樹脂；5(T80份的復(fù)配阻燃劑3份的潤(rùn)滑分散劑；7 10份的增韌劑和f 3份的抗氧劑，其制備方法如圖I，具體方法步驟過程如下
步驟一、將聚苯こ烯樹脂在140°C下進(jìn)行干燥3 h，使其水分控制在0.03%(質(zhì)量百分比)以下，獲得干燥后的聚苯こ烯樹脂，備用；
步驟ニ、對(duì)復(fù)配阻燃劑進(jìn)行復(fù)配和表面處理將各阻燃劑為十溴ニ苯こ烷、三氧化ニ銻、硼酸鋅和線性熱塑性酚醛樹脂粉按下述實(shí)施例的質(zhì)量份數(shù)混合，再加入由占復(fù)配阻燃劑總質(zhì)量的廣2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在1000r/min的高速攪拌下進(jìn)行混合、表面處理lOmin，干燥，獲得復(fù)配阻燃劑，備用； 步驟三、將上述步驟(I)干燥后的聚苯こ烯樹脂和步驟(2)干燥后的復(fù)配阻燃劑，以及潤(rùn)滑分散劑、增韌劑和抗氧劑按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為按實(shí)施例中質(zhì)量份數(shù)加入高速混合機(jī)，混合均勻，獲得聚苯こ烯初混物；
步驟四、擠出將上述得到的混合物投入雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為主機(jī)800r/m，主喂料ロ轉(zhuǎn)速為500r/m，四區(qū)溫度在190°C 220°C，模頭溫度220°C ；
步驟五、切粒經(jīng)機(jī)頭擠出后造粒，干燥，即制得復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物粒料。通過上述制備方法獲得復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物粒料時(shí)，所采用的聚苯こ烯樹脂可以是聚苯こ烯(PS)，也可以是高抗沖聚苯こ烯(HIPS)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其不同的物料進(jìn)行不同エ藝；所采用的復(fù)配阻燃劑的組成及其含量按質(zhì)量比是十溴ニ苯こ烷三氧化ニ銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=4 8:廣2:廣4:廣2的混合物，并添加占復(fù)配阻燃劑總量的1^2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，充分?jǐn)嚢杌旌汐@得。其中，在選用所述復(fù)配阻燃劑的組成及其含量按質(zhì)量比為十溴ニ苯こ烷三氧化ニ銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=6 2 3 2吋，復(fù)配阻燃的效果較好；所采用的潤(rùn)滑分散劑可以是聚こ烯蠟，也可以是硬脂酸和液體石蠟中的ー種，可以根據(jù)エ藝過程，選擇適宜的潤(rùn)滑分散劑，或者采用類似作用的潤(rùn)滑分散劑；所采用的增韌劑可以是苯こ烯-丁ニ烯-苯こ烯嵌段共聚物SBS，也可以是馬來酸酐接枝的POE和こ烯-丁基丙烯酸酯ニ元共聚物中的ー種均可；所采用的抗氧劑可以是抗氧劑1010，也可以是抗氧劑 168和抗氧劑2，4，6-BHT中的ー種均可。上述實(shí)施復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物粒料的エ藝和原料，均能夠解決本發(fā)明所提出的問題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，同時(shí)也能夠取得令人滿意的效果。通過本發(fā)明上述的具體實(shí)施方式
所制得的復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物粒料，將其做成試件，通過水平垂直燃燒試驗(yàn)，均達(dá)到了垂直燃燒UL-94測(cè)試V-O級(jí)。
依據(jù)上述制備方法，下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作出進(jìn)ー步的說明。實(shí)施例I
復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，原料配方是100g聚苯こ烯樹脂；60g復(fù)配阻燃劑;2g聚乙烯蠟420P ；7g增韌劑SBS ；3g抗氧劑1010。
其中，復(fù)配阻燃劑為十溴ニ苯こ烷36g，三氧化ニ銻6g，硼酸鋅12g，線性熱塑性酚醛樹脂粉6g。使用硅烷偶聯(lián)劑KH-570為0.6g。
制得的一種阻燃聚苯こ烯組合物的粒料，經(jīng)過注塑得到的樣條經(jīng)過UL-94標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，阻燃效果可達(dá)V-O級(jí)。實(shí)施例2 本實(shí)施例與實(shí)施例I的不同之處在于
阻燃劑的比例為十溴ニ苯こ烷39g，三氧化ニ銻4. Sg，硼酸鋅12g，線性熱塑性酚醛樹脂粉4. 2g。使用硅烷偶聯(lián)劑KH-570為0. 9g。制得的一種阻燃聚苯こ烯組合物的粒料，經(jīng)過注塑得到的樣條經(jīng)過UL-94標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，阻燃效果可達(dá)V-O級(jí)。實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例I的制備方法ー樣，不同之處在于
復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，原料配方是100g聚苯こ烯樹脂；70g復(fù)配阻燃劑；2g液體石臘；7gこ烯-丁基丙烯酸酯ニ元共聚物；3g抗氧劑168。
其中，復(fù)配阻燃劑的比例為十溴ニ苯こ烷45. 5g，三氧化ニ銻7g，硼酸鋅12. 5g，線性熱塑性酚醛樹脂粉5g。使用硅烷偶聯(lián)劑KH-570為1.0 g。制得的一種阻燃聚苯こ烯組合物的粒料，經(jīng)過注塑得到的樣條經(jīng)過UL-94標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，阻燃效果可達(dá)V-O級(jí)。實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例I的制備方法ー樣，不同之處在于
復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，原料配方是100g高抗沖聚苯こ烯樹脂；60g復(fù)配阻燃劑；2g硬脂酸；7g馬來酸酐接枝的POE ; 3g抗氧劑2，4，6-BHT。其中，復(fù)配阻燃劑的比例為十溴ニ苯こ烷36g，三氧化ニ銻6g，硼酸鋅12g，線性熱塑性酚醛樹脂粉6g。使用硅烷偶聯(lián)劑KH-570 為 I. 0 g。制得的一種阻燃聚苯こ烯組合物的粒料，經(jīng)過注塑得到的樣條經(jīng)過UL-94標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，阻燃效果可達(dá)V-O級(jí)。上述實(shí)例中，由本復(fù)配阻燃聚苯こ烯制成的阻燃制品在熱裂解或燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒的多溴代ニ苯并ニ惡烷(DBDO)及多溴代ニ苯并呋湳(DBDF)，完全符合歐洲關(guān)于ニ惡英條例的要求，對(duì)環(huán)境不造成危害；同時(shí)加工過程中無溴化氫生成。在實(shí)施例中使用無毒的硼酸鋅部分替代三氧化ニ銻作為輔阻燃劑，有效降低了成本，使得本復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物價(jià)格低廉，復(fù)配阻燃劑添加量少，對(duì)材料力學(xué)性能影響較小。采用成炭性非常好的線性熱塑性酚醛樹脂粉作為成炭劑，同時(shí)線性熱塑性酚醛樹脂粉本身是高分子材料，所以與基體材料相容性較好。本發(fā)明所復(fù)配得阻燃聚苯こ烯組合物添加在塑料制品中，具有在燃燒時(shí)無融滴現(xiàn)象，阻燃性能優(yōu)異，加工エ藝簡(jiǎn)單等突出特點(diǎn)。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，其所述組合物的組成及其含量按質(zhì)量份數(shù)如下 聚苯こ烯樹脂100份； 復(fù)配阻燃劑5(T80份； 潤(rùn)滑分散劑H份； 增韌劑7 10份； 抗氧劑3份。
2.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，其所述聚苯こ烯樹脂是聚苯こ烯(PS)和高抗沖聚苯こ烯(HIPS)中的ー種。
3.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，其所述復(fù)配阻燃劑的組成及其含量按質(zhì)量比是十溴ニ苯こ烷三氧化二銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=rsr2r4 r2的混合物，并添加占復(fù)配阻燃劑總量的廣2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，充分混合構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，其所述復(fù)配阻燃劑的組成及其含量按質(zhì)量比進(jìn)ー步選為十溴ニ苯こ烷三氧化ニ銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=6 2 3 2 o
5.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，其所述潤(rùn)滑分散劑是聚こ烯蠟、硬脂酸和液體石蠟中的ー種。
6.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，其所述增韌劑是苯こ烯-丁ニ烯-苯こ烯嵌段共聚物SBS、馬來酸酐接枝的POE和こ烯-丁基丙烯酸酯ニ元共聚物中的ー種。
7.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物，其所述抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧齊IJ 168和抗氧劑2，4，6-BHT中的ー種。
8.ー種應(yīng)用權(quán)利要求I所述的復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物的制備方法，其所述制備方法按下列步驟進(jìn)行 (1)將聚苯こ烯樹脂在10(Tl40°C下進(jìn)行干燥3 4h，使其水分控制在0. 03%以下，獲得干燥聚苯こ烯樹脂； (2)復(fù)配阻燃劑將各阻燃劑的組成及其含量的質(zhì)量比為十溴ニ苯こ烷三氧化ニ銻硼酸鋅線性熱塑性酚醛樹脂粉=o r2 : r4 : f 2混合，再加入由占復(fù)配阻燃劑總質(zhì)量的廣2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在1000r/min的高速攪拌下進(jìn)行混合和表面處理^lOmin，干燥，獲得復(fù)配阻燃劑； (3)將上述步驟(I)干燥聚苯こ烯樹脂和上述步驟(2)復(fù)配阻燃劑，以及潤(rùn)滑分散劑、增韌劑和抗氧劑分別按質(zhì)量份數(shù)為100份、5(T80份、廣3份、7 10份和f 3份加入高速混合機(jī)混合均勻，獲得聚苯こ烯混合物； (4)將上述得到的聚苯こ烯混合物投入雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為主機(jī)60(Tl000r/m，主喂料ロ轉(zhuǎn)速為30(T600r/m，四區(qū)溫度在190°C 220°C，模頭溫度210 220で，進(jìn)行擠出； (5)將上述復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物擠出料用切粒機(jī)進(jìn)行造粒，干燥，即制得復(fù)配阻燃聚苯こ烯組合物粒料。
全文摘要
一種復(fù)配阻燃聚苯乙烯組合物及其制備方法，所述組合物是由聚苯乙烯樹脂、復(fù)配阻燃劑、潤(rùn)滑分散劑、增韌劑和抗氧劑構(gòu)成；所述方法是將組合物同時(shí)投入高速混合機(jī)混合均勻，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、切粒機(jī)造粒獲得聚苯乙烯組合物粒料。本發(fā)明使用環(huán)保的十溴二苯乙烷與三氧化二銻、硼酸鋅和熱塑性酚醛樹脂進(jìn)行復(fù)配，在燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒的多溴代二苯并二惡烷及多溴代二苯并呋湳，同時(shí)采用廉價(jià)的硼酸鋅替代較貴的三氧化二銻，不但價(jià)格低廉，而且能夠有效降低燃燒時(shí)的煙濃度，抑制燃燒熔融滴落，使復(fù)配阻燃體系的協(xié)同阻燃效應(yīng)得以明顯體現(xiàn)，阻燃效果好。
文檔編號(hào)C08L25/06GK102731920SQ20121022931
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者劉衛(wèi)東, 李全紅, 蘇超, 許并社, 趙恢, 魏麗喬 申請(qǐng)人:北京藝高世紀(jì)科技股份有限公司, 太原理工大學(xué)