专利名称：一种耐候阻燃抗冲击聚苯乙烯材料及制备方法
技术领域：
本发明属于高分子改性技术领域和加工技术领域，涉及一种聚苯乙烯材料及制备方法。
背景技术：
聚苯乙烯树脂是广泛应用的合成树脂之一，通常聚苯乙烯的制品具有极高的透明度，透光率可达90%以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好，价格低廉等有点，但是普通的聚苯乙烯材料存在许多不足之处，如脆性、冲击强度低、易出现开裂，阻燃防火性差，耐候性不好、热变形温度低等，这些缺点都大大限制了聚苯乙烯的应用范围。目前，为了解决聚苯乙烯材料存在的不足，主要采用其与橡胶共混或其他树脂共聚的方法进行改善冲击韧性，但同时大大降低了刚性，并增加成本。中国CN 102115571A采用高抗冲聚苯乙烯树脂和增韧剂来增加冲击强度，虽然冲击强度提高，但成本太大，不利于工业化。中国CN 101835827A利用膨胀剂和阻燃粘结剂的组合来克服聚苯乙烯材料易燃性，但大大降低了材料的强度和韧性，并增加了材料成型的困难。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种耐候阻燃抗冲击聚苯乙烯材料及制备方法。本发明提供的耐候阻燃抗冲击聚苯乙烯材料冲击强度和拉伸强度很大、阻燃防火性好、耐候热变形温度高、性能稳定、加工工艺简单等优点。本发明是通过以下技术方案实现上述目的的:
本发明的耐候阻燃抗冲击聚苯乙烯材料是以聚苯乙烯树脂为基本原料，并添加增韧剂、填料、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、阻燃增效剂和润滑剂加工而成。—种聚苯乙烯材料，由包含以下重量份的组分制成:聚苯乙烯树脂 100份，增韧剂20 35份，填料8 25份，抗氧剂I 2.8份，光稳定剂 0.2 1.0份，阻燃剂8 15份，阻燃增效剂 I 6份，润滑剂2.5 4份。所述的增韧剂选自丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或三元乙丙橡胶。所述的填料选自纳米碳酸钙、纳米硫酸钡或纳米二氧化钛。所述的纳米填料的平均粒径为40 70nm。所述的抗氧剂选自N-环己基乙醇胺、硫代二丙酸十八酯、[β-(3，5 二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷中的任意两种。所述的光稳定剂选自亚磷酸三(I，2，2，6，6-五甲基哌啶)酯、水杨酸_4_叔丁基苯酯或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。所述的阻燃剂选自三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺八钥酸盐、三聚氰胺硼酸盐或包覆聚磷酸胺中的一种或一种以上。所述的包覆聚磷酸铵选自密胺-甲醒包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵或聚氨酯弹性体包覆聚磷酸铵。所述的阻燃增效剂选自氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑或氧化钥。所述的润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌或脂肪酸酰胺。一种上述聚苯乙烯材料的制备方法，其包括以下步骤:(I)将聚苯乙烯树脂100份、增韧剂20 35份、填料8 25份、抗氧剂I 2.8份、光稳定剂0.2 1.0份、阻燃剂8 15份、阻燃增效剂I 6份、润滑剂2.5 4份按比例称取置于反应釜中，在80 100°C、常压下搅拌混合30 45min ；(2)混合后将物料放到直径46 62mm的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为32 40，转速为55 80r/min，料筒分段温度为:160 180°C、180 200°C、200 220°C，机头温度185 205 °C ；(3)造粒后 将粒料在80 90°C下干燥1.5 2.5小时后注塑成型，注塑温度190 210°C，模具温度60 80°C，注塑成型压力在8.5 IL 6MPa，注塑时间为15 30秒，冷却时间为30 45秒，得聚苯乙烯塑料件。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:1、本发明所提供的耐候阻燃抗冲击聚苯乙烯材料强度高且韧性好、耐冲击、阻燃性好、耐候性能高、热变形温度高，在一些领域可代替工程塑料。2、本发明所提供的耐候阻燃抗冲击聚苯乙烯材料，解决了目前聚苯乙烯材料的许多不足，易成型加工，可广泛应用于家用电器、仪器仪表、办公设备、汽车零件、日用器具及包装材料等，使生产成本降低，扩大了聚苯乙烯材料的市场应用前景。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对如上所述的耐候阻燃抗冲击聚苯乙烯材料作进一步详细的说明。实施例中采用GB (国标)测定材料的各项性能，如无特别说明，组分的份数均为重
量份数。实施例1(I)称取聚苯乙烯树脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物24份、纳米碳酸钙8份(平均粒径为60nm)、N_环己基乙醇胺0.8份和[β - (3，5 二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5份、环氧树脂包覆聚磷酸铵6份和三聚氰胺氰脲酸盐4份、硼酸锌I份、硬脂酸钙2.8份置于反应釜中，在85°C、常压下搅拌混合 40min ；(2)混合后将物料放到直径54_的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为35，转速为65r/min，料筒分段温度为:170 180°C、190 200°C、200 210°C，机头温度195 200 0C ；(3)造粒后将粒料在85°C下干燥2小时后注塑成型，注塑温度200 205°C，模具温度65 70°C，注塑成型压力在9.5MPa，注塑时间为20秒，冷却时间为35秒，得聚苯乙烯塑料件。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表I中。实施例2(I)称取聚苯乙烯树脂100份、三元乙丙橡胶20份、纳米二氧化钛15份(平均粒径为50nm)、硫代二丙酸十八酯1.0份和[β - (3, 5 二叔丁基4-轻基-苯基)丙酸]季戍四醇酯0.5份、亚磷酸三(1，2，2，6，6_五甲基哌啶)酯0.2份、聚氨酯弹性体包覆聚磷酸铵5份和三聚氰胺氰脲酸盐3份、三氧化二锑2份、硬脂酸锌2.5份置于反应釜中，在90°C、常压下搅拌混合35min ；(2)混合后将物料放到直径46mm的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为32，转速为80r/min，料筒分段温度为:165 175°C、180 190°C、200 210°C，机头温度190 195 0C ；(3)造粒后将粒料在80°C下干燥2.5小时后注塑成型，注塑温度195 200°C，模具温度60 65°C，注塑成型压力在8.5MPa，注塑时间为15秒，冷却时间为30秒，得聚苯乙烯塑料件。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表I中。实施例3
(I)称取聚苯乙烯树脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物32份、纳米硫酸钡25份(平均粒径为55nm)、硫代二丙酸二月桂酯0.6份和I，I，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷0.4份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.6份、环氧树脂包覆聚磷酸铵6份和三聚氰胺八钥酸盐6份、氧化钥4份、硬脂酸钙3.5份置于反应釜中，在80°C、常压下搅拌混合45min ；(2)混合后将物料放到直径62mm的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为40，转速为55r/min，料筒分段温度为:160 170°C、180 190°C、205 215°C，机头温度185 190 0C ；(3)造粒后将粒料在85°C下干燥2小时后注塑成型，注塑温度190 195°C，模具温度70 75°C，注塑成型压力在10.5MPa，注塑时间为20秒，冷却时间为40秒，得聚苯乙烯塑料件。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表I中。实施例4(I)称取聚苯乙烯树脂100份、丁腈橡胶28份、纳米碳酸钙20份(平均粒径为6011!11)、^环己基乙醇胺1.6份和[β-(3，5 二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯
1.2份、水杨酸-4-叔丁基苯酯1.0份、密胺-甲醛包覆聚磷酸铵7份和三聚氰胺硼酸盐5份、三氧化二锑6份、脂肪酸酰胺4.0份置于反应釜中，在100°C、常压下搅拌混合30min ；(2)混合后将物料放到直径54mm的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为35，转速为65r/min，料筒分段温度为:170 180°C、190 200°C、205 215°C，机头温度200 205 °C ；(3)造粒后将粒料在90°C下干燥1.5小时后注塑成型，注塑温度205 210°C，模具温度75 80°C，注塑成型压力在11.6MPa，注塑时间为25秒，冷却时间为45秒，得聚苯乙烯塑料件。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表I中。实施例5(I)称取聚苯乙烯树脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物35份、纳米硫酸钡22份(平均粒径为55nm)、硫代二丙酸十八酯1.2份和[β - (3，5 二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.8份、环氧树脂包覆聚磷酸铵9份和三聚氰胺氰脲酸盐6份、氧化钥5份、脂肪酸酰胺3.2份置于反应釜中，在90°C、常压下搅拌混合35min ；(2)混合后将物料放到直径46mm的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为32，转速为80r/min，料筒分段温度为:165 175°C、185 195°C、210 220°C，机头温度195 200 0C ；(3)造粒后将粒料在85°C下干燥2小时后注塑成型，注塑温度200 205°C，模具温度70 75°C，注塑成型压力在10.0MPa，注塑时间为30秒，冷却时间为40秒，得聚苯乙烯塑料件。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表I中。比较例I不添加填料，其余同实施例3步骤。称取聚苯乙烯树脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物32份、硫 代二丙酸二月桂酯0.6份和1，1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷0.4份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.6份、环氧树脂包覆聚磷酸铵6份和三聚氰胺八钥酸盐6份、氧化钥4份、硬脂酸钙3.5份置于反应釜中，在80°C、常压下搅拌混合45min ;将混合后的物料放到直径62mm的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为40，转速为55r/min，料筒分段温度为:160 170°C、180 190°C、205 215°C，机头温度185 190°C;造粒后将粒料在85 °C下干燥2小时后注塑成型，注塑温度190 195 °C，模具温度70 75°C，注塑成型压力在10.5MPa，注塑时间为20秒，冷却时间为40秒，得聚苯乙烯塑料件。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表I中。比较例2不添加抗氧剂和光稳定剂，其余同实施例4步骤。称取聚苯乙烯树脂100份、丁腈橡胶28份、纳米碳酸钙20份(平均粒径为60nm)、密胺-甲醛包覆聚磷酸铵7份和三聚氰胺硼酸盐5份、三氧化二锑6份、脂肪酸酰胺4.0份置于反应釜中，在10(TC、常压下搅拌混合30min ;将混合后的物料放到直径54mm的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为35，转速为65r/min,料筒分段温度为:170 180°C、190 200°C、205 215°C，机头温度200 205°C ；造粒后将粒料在90°C下干燥1.5小时后注塑成型，注塑温度205 210°C，模具温度75 80°C，注塑成型压力在11.6MPa，注塑时间为25秒，冷却时间为45秒，得聚苯乙烯塑料件。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表I中。比较例3不添加阻燃剂，其余同实施例5步骤。称取聚苯乙烯树脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物35份、纳米硫酸钡22份(平均粒径为55nm)、硫代二丙酸十八酯1.2份和[β-(3，5 二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.8份、氧化钥5份、脂肪酸酰胺3.2份置于反应釜中，在90°C、常压下搅拌混合35min ;将混合后的物料放到直径46mm的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为32，转速为80r/min，料筒分段温度为:165 175°C、185 195°C、210 220°C，机头温度195 200°C;造粒后将粒料在85°C下干燥2小时后注塑成型，注塑温度200 205°C，模具温度70 75°C，注塑成型压力在10.0MPa，注塑时间为30秒，冷却时间为40秒，得聚苯乙烯塑料件。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表I中。表权利要求
1.一种聚苯乙烯材料，其特征在于:由包含以下重量份的组分制成: 聚苯乙烯树脂100份， 增韧剂20 35份， 填料8 25份， 抗氧剂I 2.8份， 光稳定剂 0.2 1.0份， 阻燃剂8 15份， 阻燃增效剂 I 6份， 润滑剂2.5 4份。
2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特征在于:所述的增韧剂选自丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或三元乙丙橡胶。
3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特征在于:所述的填料选自纳米碳酸钙、纳米硫酸钡或纳米二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特征在于:所述的纳米填料的平均粒径为40 70nm。
5.根据权利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特征在于:所述的抗氧剂选自N-环己基乙醇胺、硫代二丙酸十八酯、[β-(3，5 二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷中的任意两种。
6.根据权利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特征在于:所述的光稳定剂选自亚磷酸三(1，2，2，6，6_五甲基哌啶)酯、水杨酸-4-叔丁基苯酯或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
7.根据权利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特征在于:所述的阻燃剂选自三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺八钥酸盐、三聚氰胺硼酸盐或包覆聚磷酸胺中的一种或一种以上。
8.根据权利要求7所述的聚苯乙烯材料，其特征在于:所述的包覆聚磷酸铵选自密胺-甲醛包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵或聚氨酯弹性体包覆聚磷酸铵。
9.根据权利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特征在于:所述的阻燃增效剂选自氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑或氧化钥； 或所述的润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌或脂肪酸酰胺。
10.一种上述权利要求1-9中任一所述的聚苯乙烯材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将聚苯乙烯树脂100份、增韧剂20 35份、填料8 25份、抗氧剂I 2.8份、光稳定剂0.2 1.0份、阻燃剂8 15份、阻燃增效剂I 6份、润滑剂2.5 4份按比例称取置于反应釜中，在80 100°C、常压下搅拌混合30 45min ； (2)混合后将物料放到直径46 62mm的螺杆挤出机中造粒，螺杆长径比为32 40，转速为55 80r/min，料筒分段温度为:160 180°C、180 200°C、200 220°C，机头温度 185 205 ； (3)造粒后将粒料在80 90°C下干燥1.5 2.5小时后注塑成型，注塑温度190 210°C，模具温度60 80°C，注塑成型压力在8.5 11.6MPa，注塑时间为15 30秒，冷却时间为30 45秒 ，得聚苯乙烯塑料件。
全文摘要
本发明属于高分子材料改性和加工技术领域，涉及一种聚苯乙烯材料及制备方法，该聚苯乙烯材料由包括重量份的组分制成聚苯乙烯树脂100份、增韧剂20～35份、填料8～25份、抗氧剂1～2.8份、光稳定剂0.2～1.0份、阻燃剂8～15份、阻燃增效剂1～6份、润滑剂2.5～4份。本发明所提供的耐候阻燃抗冲击聚苯乙烯材料具有较高的冲击强度、较高的拉伸强度、耐候阻燃性好、易加工、性能稳定、使用寿命长，从而扩大了聚苯乙烯材料的应用范围，在一些领域可以代替工程塑料，用于电器和机械零件，有广大的市场应用前景。
文档编号C08K3/30GK103146090SQ201110403048
公开日2013年6月12日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者郭学林 申请人:滁州格美特科技有限公司