专利名称：一种复配阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种阻燃聚苯こ烯组合物及其制备方法，具体是ー种采用复配阻燃剂改性的聚苯こ烯组合物及其制备方法。
背景技术：
聚苯こ烯(PS)性能优良，广泛应用于电子/电器、汽车、建筑、玩具、包装等很多领域。但是，目前国内外对材料的阻燃要求越来越严格。然而聚苯こ烯容易燃烧、燃烧时融滴现象严重等缺点严重制约了其在有防火要求的领域推广使用。获得现有文献，公开号为CN 1966567A公开了 “ー种聚苯こ烯组合物”，按重量将100份的聚苯こ烯、8 25份含溴化合物和2飞份三氧化ニ锑共混，得到的组合物具有良好的阻燃性能。 还获得现有文献，公开号为CN 101704982A公开了 “ー种阻燃高抗冲聚苯こ烯复合物及其制备方法”的发明专利，使用传统的溴氮类阻燃剂，阻燃效果优良。上述现有溴系阻燃剂阻燃效果优异，是用量最大的阻燃剂。然而其燃烧生成很多有毒物质，其中多溴代ニ苯并ニ恶烷(DBDO)及多溴代ニ苯并呋湳(DBDF)，影响人体正常代谢，有致癌性，国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。欧盟已在2006年7月I日开始实施RoHS指令，严格限制多溴ニ苯醚(PBDE)、多溴联苯(PBB)的使用。而且聚苯こ烯加入该类阻燃剂容易在燃烧时产生融滴现象，造成火势蔓延。
发明内容
本发明要解决的技术问题是选择适宜的阻燃添加剂复配与基体聚苯こ烯树脂构成一种环保的溴系阻燃聚苯こ烯组合物，并提供一种复配阻燃聚苯こ烯组合物及其制备方法。本发明解决上述问题所提供的一种复配阻燃聚苯こ烯组合物及其制备方法，其中，所述的ー种复配阻燃聚苯こ烯组合物，其原料的组成及其含量按质量份数为
聚苯こ烯树脂100份
复配阻燃剂5(T80份
润滑分散剂H份
增韧剂7 10份
抗氧剂f 3份
在上述复配阻燃聚苯こ烯组合物的技术方案中，进ー步的技术特征在干所述聚苯こ烯树脂是聚苯こ烯(PS)和高抗冲聚苯こ烯(HIPS)中的ー种；所述复配阻燃剂的组成及其含量按质量比是十溴ニ苯こ烷三氧化ニ锑硼酸锌线性热塑性酚醛树脂粉=41 T2 r4 T2的经过硅烷偶联剂KH-570表面处理过的混合物；所述的润滑分散剂为聚こ烯蜡、硬脂酸和液体石蜡(白油)中的ー种；所述增韧剂是苯こ烯-丁ニ烯-苯こ烯嵌段共聚物(SBS)、马来酸酐接枝的POE和こ烯-丁基丙烯酸酯ニ元共聚物中的一种；所述抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂2，4，6-BHT中的ー种。本发明所提供的一种复配阻燃聚苯こ烯组合物的制备方法，其所述制备方法按下列步骤进行
(1)将聚苯こ烯树脂在10(Tl40°C下进行干燥3 4h，使其水分控制在0. 03%以下，获得干燥聚苯こ烯树脂；
(2)复配阻燃剂按阻燃剂的组成及其含量的质量比 为十溴ニ苯こ烷三氧化ニ锑硼酸锌线性热塑性酚醛树脂粉=o r2 : r4 : f 2混合，再加入由占复配阻燃剂总质量的广2%的硅烷偶联剂KH-570，在1000r/min的高速搅拌下进行混合和表面处理^lOmin，干燥，获得复配阻燃剂；
(3)将上述步骤(I)干燥聚苯こ烯树脂和上述步骤(2)复配阻燃剂，以及润滑分散剂、增韧剂和抗氧剂按质量份数为100份、5(T80份、广3份、7 10份和f 3份加入高速混合机混合均匀，获得聚苯こ烯混合物；
(4)将上述得到的聚苯こ烯混合物投入双螺杆挤出机中，调节转速为主机60(Tl000r/m，主喂料ロ转速为30(T600r/m，四区温度在190°C 220°C，模头温度210 220で，进行挤出；
(5)用切粒机对上述聚苯こ烯组合物挤出料进行造粒，干燥，即制得复配阻燃聚苯こ烯组合物粒料。实现本发明ー种复配阻燃母粒及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点在于本发明阻燃母粒是在现有阻燃剂的基础上，经过多种阻燃成份的有机结合、改性处理与协同作用，并通过双螺杆挤出机经过混炼、挤出、造粒而获得的ー种颗粒状复配阻燃粒料。与现有阻燃剂不同的是，本发明采用无污染的溴系阻燃剂，以及价格低廉的硼酸锌部分替代三氧化ニ锑，所制得的阻燃粒料具有在树脂中环保无污染，而且阻燃效果显著，易于添カロ，价格低廉。还具有清洁卫生，阻燃效率高，添加量小，对树脂的力学性能影响小，添加后不易发生分层、花纹及析出等不良现象，节省了人力和物力，降低了成本等优点。
图I是本发明制备方法的エ艺流程图。
具体实施例方式
下面对本发明的具体实施方式
作出说明。实施本发明所提供的一种复配阻燃聚苯こ烯组合物，及其制备方法，是基于下述原理而实现的。实施所述阻燃剂是采用十溴ニ苯こ烷，高温分解形成溴化氢吋，溴化氢使基体材料脱水炭化，形成难燃的炭层隔绝空气。同吋，溴化氢与三氧化ニ锑反应生成溴化锑，生成的溴化锑可以捕捉火焰中的传递燃烧链式反应的活性自由基，进而阻断燃烧的进程，起到阻燃作用。同时硼酸锌失去结晶水，可以有效降低周围环境的温度。生成的水蒸气和溴化氢可以稀释空气的氧气的浓度，延缓燃烧过程。而且硼酸锌继续与溴化氢反应生成溴化锌和溴化硼，它们都可以捕捉空气中传递燃烧链式反应的活性自由基，在气相中阻燃。在固相中，线性热塑性酚醛树脂粉在大约100°C中就开始融化流动，将燃烧形成的溴化锑、溴化锌、溴化硼与脱水形成的炭层粘接在一起，形成一个致密的玻璃态层，可以有效隔绝空气和热量与内部材料的接触，延缓或阻止燃烧的进行。參见附图所示，实施本发明制备方法是基于本发明ー种复配阻燃聚苯こ烯组合物进行的，该复配阻燃聚苯こ烯组合物的组成及其含量按质量份数为100份的聚苯こ烯树脂；5(T80份的复配阻燃剂3份的润滑分散剂；7 10份的增韧剂和f 3份的抗氧剂，其制备方法如图I，具体方法步骤过程如下
步骤一、将聚苯こ烯树脂在140°C下进行干燥3 h，使其水分控制在0.03%(质量百分比)以下，获得干燥后的聚苯こ烯树脂，备用；
步骤ニ、对复配阻燃剂进行复配和表面处理将各阻燃剂为十溴ニ苯こ烷、三氧化ニ锑、硼酸锌和线性热塑性酚醛树脂粉按下述实施例的质量份数混合，再加入由占复配阻燃剂总质量的广2%的硅烷偶联剂KH-570，在1000r/min的高速搅拌下进行混合、表面处理lOmin，干燥，获得复配阻燃剂，备用； 步骤三、将上述步骤(I)干燥后的聚苯こ烯树脂和步骤(2)干燥后的复配阻燃剂，以及润滑分散剂、增韧剂和抗氧剂按质量分数为按实施例中质量份数加入高速混合机，混合均匀，获得聚苯こ烯初混物；
步骤四、挤出将上述得到的混合物投入双螺杆挤出机中，调节转速为主机800r/m，主喂料ロ转速为500r/m，四区温度在190°C 220°C，模头温度220°C ；
步骤五、切粒经机头挤出后造粒，干燥，即制得复配阻燃聚苯こ烯组合物粒料。通过上述制备方法获得复配阻燃聚苯こ烯组合物粒料时，所采用的聚苯こ烯树脂可以是聚苯こ烯(PS)，也可以是高抗冲聚苯こ烯(HIPS)，应当根据其不同的物料进行不同エ艺；所采用的复配阻燃剂的组成及其含量按质量比是十溴ニ苯こ烷三氧化ニ锑硼酸锌线性热塑性酚醛树脂粉=4 8:广2:广4:广2的混合物，并添加占复配阻燃剂总量的1^2%的硅烷偶联剂KH-570，充分搅拌混合获得。其中，在选用所述复配阻燃剂的组成及其含量按质量比为十溴ニ苯こ烷三氧化ニ锑硼酸锌线性热塑性酚醛树脂粉=6 2 3 2吋，复配阻燃的效果较好；所采用的润滑分散剂可以是聚こ烯蜡，也可以是硬脂酸和液体石蜡中的ー种，可以根据エ艺过程，选择适宜的润滑分散剂，或者采用类似作用的润滑分散剂；所采用的增韧剂可以是苯こ烯-丁ニ烯-苯こ烯嵌段共聚物SBS，也可以是马来酸酐接枝的POE和こ烯-丁基丙烯酸酯ニ元共聚物中的ー种均可；所采用的抗氧剂可以是抗氧剂1010，也可以是抗氧剂 168和抗氧剂2，4，6-BHT中的ー种均可。上述实施复配阻燃聚苯こ烯组合物粒料的エ艺和原料，均能够解决本发明所提出的问题，实现本发明的目的，同时也能够取得令人满意的效果。通过本发明上述的具体实施方式
所制得的复配阻燃聚苯こ烯组合物粒料，将其做成试件，通过水平垂直燃烧试验，均达到了垂直燃烧UL-94测试V-O级。
依据上述制备方法，下面对本发明的具体实施方式
作出进ー步的说明。实施例I
复配阻燃聚苯こ烯组合物，原料配方是100g聚苯こ烯树脂；60g复配阻燃剂;2g聚乙烯蜡420P ；7g增韧剂SBS ；3g抗氧剂1010。
其中，复配阻燃剂为十溴ニ苯こ烷36g，三氧化ニ锑6g，硼酸锌12g，线性热塑性酚醛树脂粉6g。使用硅烷偶联剂KH-570为0.6g。
制得的一种阻燃聚苯こ烯组合物的粒料，经过注塑得到的样条经过UL-94标准测试，阻燃效果可达V-O级。实施例2 本实施例与实施例I的不同之处在于
阻燃剂的比例为十溴ニ苯こ烷39g，三氧化ニ锑4. Sg，硼酸锌12g，线性热塑性酚醛树脂粉4. 2g。使用硅烷偶联剂KH-570为0. 9g。制得的一种阻燃聚苯こ烯组合物的粒料，经过注塑得到的样条经过UL-94标准测试，阻燃效果可达V-O级。实施例3
本实施例与实施例I的制备方法ー样，不同之处在于
复配阻燃聚苯こ烯组合物，原料配方是100g聚苯こ烯树脂；70g复配阻燃剂；2g液体石腊；7gこ烯-丁基丙烯酸酯ニ元共聚物；3g抗氧剂168。
其中，复配阻燃剂的比例为十溴ニ苯こ烷45. 5g，三氧化ニ锑7g，硼酸锌12. 5g，线性热塑性酚醛树脂粉5g。使用硅烷偶联剂KH-570为1.0 g。制得的一种阻燃聚苯こ烯组合物的粒料，经过注塑得到的样条经过UL-94标准测试，阻燃效果可达V-O级。实施例4
本实施例与实施例I的制备方法ー样，不同之处在于
复配阻燃聚苯こ烯组合物，原料配方是100g高抗冲聚苯こ烯树脂；60g复配阻燃剂；2g硬脂酸；7g马来酸酐接枝的POE ; 3g抗氧剂2，4，6-BHT。其中，复配阻燃剂的比例为十溴ニ苯こ烷36g，三氧化ニ锑6g，硼酸锌12g，线性热塑性酚醛树脂粉6g。使用硅烷偶联剂KH-570 为 I. 0 g。制得的一种阻燃聚苯こ烯组合物的粒料，经过注塑得到的样条经过UL-94标准测试，阻燃效果可达V-O级。上述实例中，由本复配阻燃聚苯こ烯制成的阻燃制品在热裂解或燃烧时不会产生有毒的多溴代ニ苯并ニ恶烷(DBDO)及多溴代ニ苯并呋湳(DBDF)，完全符合欧洲关于ニ恶英条例的要求，对环境不造成危害；同时加工过程中无溴化氢生成。在实施例中使用无毒的硼酸锌部分替代三氧化ニ锑作为辅阻燃剂，有效降低了成本，使得本复配阻燃聚苯こ烯组合物价格低廉，复配阻燃剂添加量少，对材料力学性能影响较小。采用成炭性非常好的线性热塑性酚醛树脂粉作为成炭剂，同时线性热塑性酚醛树脂粉本身是高分子材料，所以与基体材料相容性较好。本发明所复配得阻燃聚苯こ烯组合物添加在塑料制品中，具有在燃烧时无融滴现象，阻燃性能优异，加工エ艺简单等突出特点。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种复配阻燃聚苯こ烯组合物，其所述组合物的组成及其含量按质量份数如下 聚苯こ烯树脂100份； 复配阻燃剂5(T80份； 润滑分散剂H份； 增韧剂7 10份； 抗氧剂3份。
2.如权利要求I所述的复配阻燃聚苯こ烯组合物，其所述聚苯こ烯树脂是聚苯こ烯(PS)和高抗冲聚苯こ烯(HIPS)中的ー种。
3.如权利要求I所述的复配阻燃聚苯こ烯组合物，其所述复配阻燃剂的组成及其含量按质量比是十溴ニ苯こ烷三氧化二锑硼酸锌线性热塑性酚醛树脂粉=rsr2r4 r2的混合物，并添加占复配阻燃剂总量的广2%的硅烷偶联剂KH-570，充分混合构成。
4.如权利要求3所述的复配阻燃聚苯こ烯组合物，其所述复配阻燃剂的组成及其含量按质量比进ー步选为十溴ニ苯こ烷三氧化ニ锑硼酸锌线性热塑性酚醛树脂粉=6 2 3 2 o
5.如权利要求I所述的复配阻燃聚苯こ烯组合物，其所述润滑分散剂是聚こ烯蜡、硬脂酸和液体石蜡中的ー种。
6.如权利要求I所述的复配阻燃聚苯こ烯组合物，其所述增韧剂是苯こ烯-丁ニ烯-苯こ烯嵌段共聚物SBS、马来酸酐接枝的POE和こ烯-丁基丙烯酸酯ニ元共聚物中的ー种。
7.如权利要求I所述的复配阻燃聚苯こ烯组合物，其所述抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧齐IJ 168和抗氧剂2，4，6-BHT中的ー种。
8.ー种应用权利要求I所述的复配阻燃聚苯こ烯组合物的制备方法，其所述制备方法按下列步骤进行 (1)将聚苯こ烯树脂在10(Tl40°C下进行干燥3 4h，使其水分控制在0. 03%以下，获得干燥聚苯こ烯树脂； (2)复配阻燃剂将各阻燃剂的组成及其含量的质量比为十溴ニ苯こ烷三氧化ニ锑硼酸锌线性热塑性酚醛树脂粉=o r2 : r4 : f 2混合，再加入由占复配阻燃剂总质量的广2%的硅烷偶联剂KH-570，在1000r/min的高速搅拌下进行混合和表面处理^lOmin，干燥，获得复配阻燃剂； (3)将上述步骤(I)干燥聚苯こ烯树脂和上述步骤(2)复配阻燃剂，以及润滑分散剂、增韧剂和抗氧剂分别按质量份数为100份、5(T80份、广3份、7 10份和f 3份加入高速混合机混合均匀，获得聚苯こ烯混合物； (4)将上述得到的聚苯こ烯混合物投入双螺杆挤出机中，调节转速为主机60(Tl000r/m，主喂料ロ转速为30(T600r/m，四区温度在190°C 220°C，模头温度210 220で，进行挤出； (5)将上述复配阻燃聚苯こ烯组合物挤出料用切粒机进行造粒，干燥，即制得复配阻燃聚苯こ烯组合物粒料。
全文摘要
一种复配阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法，所述组合物是由聚苯乙烯树脂、复配阻燃剂、润滑分散剂、增韧剂和抗氧剂构成；所述方法是将组合物同时投入高速混合机混合均匀，经双螺杆挤出机挤出、切粒机造粒获得聚苯乙烯组合物粒料。本发明使用环保的十溴二苯乙烷与三氧化二锑、硼酸锌和热塑性酚醛树脂进行复配，在燃烧时不产生有毒的多溴代二苯并二恶烷及多溴代二苯并呋湳，同时采用廉价的硼酸锌替代较贵的三氧化二锑，不但价格低廉，而且能够有效降低燃烧时的烟浓度，抑制燃烧熔融滴落，使复配阻燃体系的协同阻燃效应得以明显体现，阻燃效果好。
文档编号C08L25/06GK102731920SQ20121022931
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者刘卫东, 李全红, 苏超, 许并社, 赵恢, 魏丽乔 申请人:北京艺高世纪科技股份有限公司, 太原理工大学