一种高性阻燃HIPS材料及其制备方法和应用与流程

一种高性阻燃hips材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于改性高分子材料领域，具体涉及一种高性能阻燃hips材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.阻燃hips材料由于其良好的力学性能，加工性能和尺寸稳定性，被广泛应用于各类消费电器的产品外壳，成熟应用的领域主要包括视听设备，家用电器，安防器材，电工产品等。
3.目前阻燃hips材料普遍以溴锑体系为主，即一般需要加入一定量和一定配比的溴系阻燃剂和含锑阻燃协效剂，从而制备不同垂直燃烧等级的阻燃hips材料，但是在这种体系下阻燃剂的添加量大，导致hips树脂本身的力学性能损失较大，其应用受到一定限制，一般只能用于受力较小的产品部件外壳，对于受力较大的承重部件，其力学强度无法满足，或者应用后导致产生开裂或者产品功能受到严重影响。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种高性能阻燃hips材料及其制备方法，通过对hips材料进行改性，实现在低剂量阻燃剂下便能达到v-0阻燃等级，同时具有较好的力学性能，耐热性也能达到工程塑料的水平。
5.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高性能阻燃hips材料，包括以下重量份计的组分：gpps树脂36-60份、聚醚树脂20-40份、丁二烯与苯乙烯的共聚物10-20份、溴锑阻燃剂8-15份、加工助剂0.2-2份；所述溴锑阻燃剂包括溴系阻燃剂和锑白阻燃剂。
6.优选地，所述的高性能阻燃hips材料，包括以下重量份计的组分：gpps树脂45.4-55.4份、聚醚树脂30-35份、丁二烯与苯乙烯的共聚物15-17份、溴锑阻燃剂11-13份、加工助剂0.6-1份。
7.优选地，所述的高性能阻燃hips材料，至少包含如下(1)和(2)中的一项：
8.(1)所述gpps树脂为苯乙烯的共聚物，gpps树脂在200℃、5kg测试条件下的熔体流动速率为8-10g/10min，在此熔体流动速率范围内gpps与聚醚树脂具有较好的相容性，两相在指定工艺下能够实现均匀分散，相界面缺陷少，力学性能优异；
9.(2)所述聚醚树脂在315℃、10kg测试条件下的熔体流动速率为65-75g/10min，此熔体流动速率的聚醚树脂能够实现与gpps树脂较好地互熔，实现均匀分散，发挥最优力学性能。
10.优选地，所述的高性能阻燃hips材料，至少包含如下(1)～(3)中的一项：
11.(1)所述丁二烯与苯乙烯的共聚物为线性结构，末端基团为苯乙烯结构，线性结构能够容易实现与gpps树脂、聚醚树脂的互熔，增韧剂与树脂的分子链实现相同的排列取向，不易形成分子链的团聚现象，发挥较高的增韧效率；
12.(2)所述丁二烯与苯乙烯的共聚物中丁二烯的含量为丁二烯与苯乙烯的共聚物总
质量的65％-70％，丁二烯含量低时增韧效率不佳，增加使用量时会导致冲击强度等力学性能下降，不能实现最优的物理性能，产生的力学性能效果较差。
13.通过选用特定熔体流动速率的gpps树脂和聚醚树脂以及丁二烯与苯乙烯的共聚物组分进行复配，三种组分间的合金化可以实现优异的物理性能，聚醚树脂的化学结构中含有氧元素，在燃烧过程中有助于促进聚合物成炭，导致在凝聚相中形成致密的炭层，起到隔氧隔质作用，阻断了氧气和可燃物的补给，有效地抑制了聚合物的燃烧，同时显著地降低了溴锑阻燃剂的使用，从而提高阻燃材料的阻燃性能，最终在低溴锑添加量下实现了稳定的v-0阻燃等级。
14.(3)所述加工助剂包括润滑剂、抗滴落剂。
15.优选地，所述的高性能阻燃hips材料，至少包含如下(1)～(3)中的一项：
16.(1)所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷与溴化环氧的混合物；
17.(2)所述锑白阻燃剂为三氧化二锑，五氧化二锑，锑酸钠中的一种或者几种混合物；
18.(3)所述溴系阻燃剂和锑白阻燃剂中的溴锑质量比为(2.4～3)：1，当溴系阻燃剂和锑白阻燃剂中的溴锑含量比为(2.4～3)：1时具有较低的阻燃剂添加量，避免了过高含量阻燃剂在材料成型加工过程中因分解而对制件外观产生较大的影响，并且制得的高性能阻燃hips材料能够在低溴含量下实现v-0的阻燃等级。
19.优选地，所述溴系阻燃剂中十溴二苯乙烷与溴化环氧的质量比为1：(2～5)。
20.优选地，所述的高性能阻燃hips材料，至少包含如下(1)和(2)中的一项：
21.(1)所述加工助剂包括以下重量份计的组分：润滑剂0.1-1份、抗滴落剂0.1-1份；
22.(2)所述润滑剂为含有羧酸根的酰胺类润滑剂，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂。
23.一种所述高性能阻燃hips材料的制备方法，包括以下步骤：
24.将各组份原材料按照指定比例称量后进行充分混合，得到混合物，之后将混合物挤出造粒，干燥，即得高性能阻燃hips材料。
25.优选地，所述挤出造粒采用双螺杆挤出机，挤出机螺杆各段温度控制在180～210℃之间，双螺杆挤出机的长径比为40:1，螺杆转速为500-700转/分钟。
26.一种所述高性能阻燃hips材料在制备消费电器外壳中的应用，所述消费电器包括视听设备，家用电器，安防器材，电工产品。
27.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
28.本发明选用gpps树脂和聚醚树脂以及丁二烯与苯乙烯的共聚物组分进行复配，三种组分间的合金化可以实现优异的物理性能，弯曲强度等力学性能，其耐热性也能够达到工程塑料的水平；同时通过溴锑阻燃剂与gpps树脂、聚醚树脂、丁二烯与苯乙烯的共聚物复配得到的树脂基体间的相互作用，使制得的高性能阻燃hips材料具有的球压温度能够达到工程塑料的水平，并且在低阻燃剂添加量的情况下即可达到v-0阻燃等级，实现了阻燃hips材料的高性能化。
具体实施方式
29.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做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。
30.实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
31.实施例及对比例所用原料说明见表1。
32.表1
33.[0034][0035]
实施例1-11和对比例1-3
[0036]
实施例1-11和对比例1-3的高性能阻燃hips材料，组分、重量份如表2～3所示。
[0037]
实施例1-11和对比例1-3的高性能阻燃hips材料测试样条的制备方法包括如下步骤：
[0038]
将各组份原材料按照指定比例称量后进行充分混合得到混合物，之后将混合物输送到双螺杆挤出机中，挤出机螺杆各段温度控制在200℃，双螺杆挤出机的长径比为40:1，螺杆转速为600转/分钟，在螺杆的作用下，物料进行充分熔化，混合，然后经过挤出，造粒，干燥，制得高性能阻燃hips材料。将制得的高性能阻燃hips材料注塑成型，得到所需测试的样条，其中注塑的料筒温度为200℃，注塑压力为60mpa，速度为60cm3/s。
[0039]
表2实施例中组分用量(重量份)
[0040][0041][0042]
表3对比例中组分用量(重量份)
[0043][0044]
性能测试
[0045]
将实施例1-11及对比例1-3制备的高性能阻燃hips材料进行相关性能测试，具体测试方法和标准如表4所示，实验结果如表5所示。
[0046]
表4测试方法和标准
[0047]
检测项目单位测试标准弯曲强度mpaiso178-2016球压温度℃iec60695.22-2016悬臂梁缺口冲击强度kj/m2iso 180-2019阻燃性能classul 94-2016
[0048]
表5性能测试结果
[0049][0050]
从表5中的数据可以得知，本发明实施例1～11制备得到的阻燃hips材料具有良好的力学性能和耐热性能，所具有的阻燃性能最高能达到v-0等级，其中实施例2为最佳实施例。
[0051]
从本发明实施例2与对比例1～3的实验结果可以得知，当选用的原料体系中缺少gpps树脂和聚醚树脂组分中的一种、缺少丁二烯与苯乙烯的共聚物时，最终制得的阻燃hips材料所具有的阻燃性能、力学性能均差于本发明实施例，由此说明本发明中通过gpps树脂、聚醚树脂以及丁二烯与苯乙烯的共聚物三种组分间的相互作用能够有效增强制得的阻燃材料所具有的阻燃性能，达到v-0等级，并且可以显著提高阻燃材料的力学性能，使其达到阻燃abs材料的力学性能水平，所具有的球压温度也达到了140℃，耐热性达到了工程塑料的水平。
[0052]
从以上实验可以得出本发明通过选用gpps树脂、聚醚树脂、丁二烯与苯乙烯的共聚物进行树脂基体的开发，同时选用溴锑阻燃剂协效复配，制备得到的阻燃hips材料在弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度、耐热性能均良好，具有的阻燃性能最高也能达到v-0等级，实现了阻燃hips材料的高性能化。
[0053]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。