一种高耐热无卤阻燃聚苯醚复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚苯醚复合材料的技术领域，更具体地说，是涉及一种高耐热无卤阻 燃聚苯醚复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚苯醚（ΡΡ0)的相对密度小，具有耐应力松驰、耐蠕变、耐热、抗水解、耐水蒸气、 尺寸稳定性等一系列优异性能，同时具有难燃自熄性以及在很宽温度、频率范围内保持优 异电气性能等特点。但是，聚苯醚由于熔体粘度大加工困难，所以一般加入其他树脂，如聚 苯乙稀（PS)、尼龙（PA)、丙稀腈-丁二稀-苯乙稀（ABS)等改善材料的加工性能。但是，这 些树脂的加入会使聚苯醚的阻燃性明显下降，不适合用于阻燃性要求较高的电子电气等领 域。为了克服以上的缺点，人们提出各种解决方案，并申请了相关专利。
[0003] 中国专利CN102399433A公开了一种用于光伏接线盒聚苯醚组合物，其主要组分 包括：聚苯醚55~95份，聚苯乙烯45~5份，增韧剂2~10份，磷酸酯阻燃剂5~20份， 该组合物具有阻燃性好、耐热氧老化、电气性能优良等特点。中国专利CN102702722A公开 了一种无卤阻燃增强聚苯醚/ABS合金及其制备方法，其主要组分包括：聚苯醚10~50%， ABS10~40%，复配型无卤阻燃剂5~25%，增韧剂2~20%，玻纤10~40%，相容剂 1~10%，制得的聚苯醚合金具有良好的力学性能、优良的外观、高抗冲等优点。中国专利 CN101570631A公开了一种高耐热、无卤阻燃聚苯醚/聚苯乙烯复合物及其制备方法，该复 合物包括聚苯醚树脂、聚苯乙烯、增韧剂、无卤阻燃剂和加工助剂，其中，无卤阻燃剂为微胶 囊化包覆红磷与磷酸酯或亚磷酸酯中的一种或多种复配使用，制得材料具有耐热高、阻燃 剂不易析出以及不含卤素等特点。中国专利CN102643526A公开了一种超高耐热性无卤阻 燃聚苯醚组合物，其主要组分包括：聚苯醚70~90 %，聚苯硫醚0. 5~10%，聚苯乙烯2~ 25%，磷酸酯1~10%。通过加入聚苯硫醚提高组合物的耐热性和流动性。
[0004] 以上发明虽然在提高聚苯醚复合材料的阻燃性和耐热性方面提供了一些有益指 导，但仍存在一些不足：（1)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS)和聚苯乙烯（PS)等树脂的加入 使聚苯醚的耐热性显著下降；（2)磷酸酯类阻燃剂的加入符合绿色环保的无卤发展要求， 但由于很强的塑化作用，在改善阻燃剂的同时使聚苯醚复合材料的耐热性明显下降；（3) 聚苯硫醚虽然不会使聚苯醚的耐热性下降，但其与聚苯醚相容性差，影响材料的机械性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种高耐热无卤阻燃聚苯醚 复合材料及其制备方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种高耐热无卤阻燃聚苯醚复合材 料，该复合材料由以下按重量百分比计的组分组成：
[0007]
[0008] 作为优选的，所述聚苯醚在25°C氯仿中测定的特征粘度为0. 35~0.65dL/g。低 于0. 35dL/g(25 °C氯仿）的聚苯醚分子量过低，阻燃性能较差，而高于0. 65dL/g(25 °C氯仿） 时虽然聚苯醚阻燃性能良好，但由于其流动性差，反而带来加工困难。
[0009] 作为优选的，所述间规聚苯乙烯为高抗冲间规聚苯乙烯，其悬臂梁缺口冲击强度 大于l〇KJ/m2 (IS0180, 23°C)。
[0010] 作为优选的，所述玻璃纤维为无碱玻纤，且单丝直径为7~17μm，短切长度3~ 24mm。直径小于7μm的纤维制备困难，而且在复合材料加工过程中容易磨损，强度损失很 大；直径大于17μm的玻纤会影响与树脂的结合，同样影响复合材料的性能。
[0011] 作为优选的，所述无卤阻燃剂为耐冲击性聚苯乙烯（HIPS)为载体的红磷母粒。其 中，所述红磷母粒为通过重量百分比为40 %~60 %、500~1500目的红磷先经过稳定剂、低 分子蜡包覆后再与耐冲击性聚苯乙烯挤出造粒得到的红磷母粒。
[0012] 作为优选的，所述相容剂为聚苯醚接枝马来酸酐（ΡΡΟ-g-MAH)或间规聚苯乙烯接 枝马来酸酐（sPS-g-MAH)中的至少一种。相容剂的一端含有ΡΡ0或sPS，另一端含有与玻纤 表面极性基团反应的MAH，能够提高树脂与玻纤的结合，起到更好的相容作用。
[0013] 作为优选的，所述的抗氧剂为受阻酚、亚磷酸酯和吸酸剂组成的复配抗氧体系。其 中，所述受阻酚优选为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，所述亚磷 酸酯优选为三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，所述吸酸剂优选为氧化锌（ΖηΟ)。
[0014] 作为优选的，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
[0015] 本发明的第二方面提供了一种如上述技术方案所述的高耐热无卤阻燃聚苯醚复 合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016] (1)将30%~50%聚苯醚、15%~50%间规聚苯乙烯、1%~7%无卤阻燃剂、 2%~6%相容剂、0. 4%~1. 0%抗氧剂和0. 2%~1. 0%润滑剂加入到混合机混合；
[0017] (2)将上述混合好的材料放入双螺杆挤出机的主喂料斗，在侧喂料斗加入10%~ 40%的玻璃纤维，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高耐热无卤阻燃聚苯醚复合材料。
[0018] 作为优选的，所述混合时间为3~5min，双螺杆挤出机的转速为200~500r/min， 温度为250~290 °C。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0020] 1、选用耐热性优异的间规聚苯乙烯（sPS)与聚苯醚（ΡΡ0)复合，制得的聚苯醚/ 间规聚苯乙烯（PPO/sPS)合金的耐热性远高于聚苯醚/聚苯乙烯（PP0/PS)和聚苯醚/丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯（PP0/ABS)等合金。
[0021] 2、采用红磷母粒为阻燃剂，在实现材料无卤阻燃的前提下，避免了传统磷酸酯类 无卤阻燃剂对耐热的劣化作用，同时选用HIPS为载体，保证了相容性。
[0022] 3、采用聚苯醚接枝马来酸酐（ΡΡΟ-g-MAH)和间规聚苯乙烯接枝马来酸酐 (sPS-g-MAH)作为相容剂，能够提高树脂与玻璃纤维的界面结合，改善材料的加工性能，提 高材料的机械性能。
[0023] 4、本发明的工艺简单，加工性能良好，制得的无卤阻燃聚苯醚具有机械性能优良， 耐热性能好，可以用于对阻燃性和耐热性要求高的家电汽车和电子电气等领域。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例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 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025] -种高耐热无卤阻燃聚苯醚复合材料，该复合材料由以下按重量百分比计的组分 组成：聚苯醚30%~50%，间规聚苯乙烯15%~50%，玻璃纤维10%~40%，无卤阻燃剂 1 %~7%，相容剂2%~6%，抗氧剂0. 4%~1. 0%，润滑剂0. 2%~1. 0%。
[0026] 所述聚苯醚在25°C氯仿中测定的特征粘度为0.35~0.65dL/g。
[0027] 所述间规聚苯乙烯为高抗冲间规聚苯乙烯，其悬臂梁缺口冲击强度大于10KJ/m2。
[0028] 所述玻璃纤维为无碱玻纤，且单丝直径为7~17μm，短切长度3~24mm。
[0029] 所述无卤阻燃剂为耐冲击性聚苯乙烯为载体的红磷母粒。所述红磷母粒为通过重 量百分比为40%~60%、500~1500目的红磷先经过稳定剂、低分子蜡包覆后再与耐冲击 性聚苯乙稀挤出造粒得到的红磷母粒。
[0030] 所述相容剂为聚苯醚接枝马来酸酐或间规聚苯乙烯接枝马来酸酐中的至少一种。
[0031] 所述的抗氧剂为受阻酚、亚磷酸酯和吸酸剂组成的复配抗氧体系。
[0032] 所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
[0033] -种高耐热无卤阻燃聚苯醚复合材料的制备方法，包括以下步骤：将30%~50% 聚苯醚、15%~50%间规聚苯乙烯、1 %~7%无卤阻燃剂、2%~6%相容剂、0. 4%~1. 0% 抗氧剂和〇. 2%~1. 0%润滑剂加入到混合机混合，混合时间为3~5min，然后放入双螺