一种阻燃苯乙烯及其应用的制作方法

本技术属于高分子材料，具体涉及一种阻燃苯乙烯及其应用。

背景技术：

1、聚苯乙烯(ps)是一种无色透明的热塑性塑料，易加工成型，且刚性、绝缘性、印刷性等性能较好，价格低廉，被广泛用于轻工市场，如日用装璜、照明指示和包装等方面。但其韧性较差，常用sebs(以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物)、sbs(苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物)、k胶(苯乙烯-丁二烯共聚物)等弹性体进行增韧以成为高抗冲聚苯乙烯(hips)，实现性能均衡，进一步拓展其应用，如可用于汽车、电动产品、家用电器、电信、计算机及医疗等领域。但聚苯乙烯本身激光打标效果差，且上述常用的增韧剂中，sebs增韧效率不高，价格昂贵，不经济；sbs和k胶存在大量不饱和的丁二烯双键，在激光标识过程中极易被氧化、交联，导致激光标识发黄和出现麻点。另外，上述行业对ps材料的阻燃性能的要求也越来越高。因此，如何使ps材料同时具备良好的激光打标性能、韧性和阻燃性成为亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种阻燃苯乙烯及其应用，该阻燃苯乙烯同时具备良好的激光打标性能、韧性和阻燃性。

2、为了达到上述目的，本技术提供了一种阻燃苯乙烯，包括以下重量份的组分：

3、

4、

5、所述溴系阻燃剂包括十溴二苯乙烷、十溴二苯醚和双(四溴苯邻二甲酰亚胺)中的至少一种；

6、所述硅酸盐的长径比为1.9～20.5。

7、上述硅酸盐容易吸收激光具有较高的长径比，并将其转化为热能，促进溴系阻燃剂和ps树脂的分解与成碳，同时其能及时将传导热量，促进溴系阻燃剂和ps树脂均匀降解，避免局部过热而导致出现麻点等问题；上述特定种类的溴系阻燃剂可能因包含邻位c-br结构，键能较低，而能被激光(如波长1064nm)激发、分解和成碳，从而使标识更黑，更清晰，而采用其他溴系阻燃剂，如溴代三嗪、溴化环氧、八溴醚、溴化聚苯乙烯、四溴双酚a、溴化聚碳酸酯等，激光打标效果都较差；cpe价格低廉，与ps基材相容性较好，增韧效率较高，同时，其不含不饱和双键，热稳定性很好，在激光打标过程中不易发黄，不会对激光标识产生不良影响。

8、所述阻燃苯乙烯在上述特定用量的各组分的共同作用下，同时具备良好的激光打标性能、韧性和阻燃性。

9、本技术中，所述阻燃苯乙烯包含70～82重量份ps树脂，如70重量份、72重量份、74重量份、76重量份、78重量份、80重量份或82重量份等；包含19～31重量份cpe，如19重量份、20重量份、24重量份、28重量份或31重量份等；包含3.3～6.2重量份硅酸盐，如3.3重量份、4重量份、5重量份或6.2重量份等；包含9.5～16.5重量份溴系阻燃剂，如9.5重量份、12重量份、14重量份或16.5重量份等；包含1.4～4.2重量份阻燃协效剂，如1.4重量份、2重量份、3重量份或4.2重量份等；包含0.18～0.51重量份抗滴落剂，如0.18重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份或0.51重量份等。

10、本技术中，所述硅酸盐的长径比为1.9～20.5，如1.9、2、5、8、10、12、15、18或20.5等。所述硅酸盐的长径比可通过如下方法测得：样品干燥后用扫描电子显微镜(sem)拍摄放大400-1000倍后的照片，采用nano measurer软件打开电镜照片，设定标尺，在每个样品的sem图片中选取50根样品，分别用软件标记其长度与直径，软件自动生成测量报告，得出该样品的平均长径比。

11、所述cpe的氯含量太低时，与ps树脂的相容性较差而影响增韧效果，且阻燃性能较差；所述cpe的氯含量太高时，热稳定性较差，易分解、发黄。在一些实施例中，所述cpe中氯含量为30wt.％-40.5wt.％，如30wt.％、32wt.％、35wt.％、36wt.％或40.5wt.％等，以同时获得较好的韧性、激光打标效果和阻燃性。在其中一实施例中，所述cpe中氯含量为32wt.％-37wt.％，如32wt.％、35wt.％、36wt.％、37wt.％或37.2wt.％等，以使材料的韧性、激光打标效果和阻燃性的均衡性更好。所述cpe的氯含量可参照gb/t 7139-2023测得。

12、在一些实施例中，还包括含有环氧基、碱基中至少一种基团的硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包覆于所述硅酸盐的表面。硅酸盐的表面经含有环氧基、碱基中至少一种基团的硅烷偶联剂包覆后，不仅能提升其与树脂基体的相容性，还能加强分散，避免硅酸盐间团聚，使激光打标效果和韧性更好，同时该硅烷偶联剂还能吸收cpe分解产生的氯化氢以及溴系阻燃剂分解产生的溴化氢等酸性气体，以避免基材发黄，提高激光标识的黑度。在其中一实施例中，表面经硅烷偶联剂包覆的硅酸盐的制备方法包括以下步骤：将硅酸盐和硅烷偶联剂混合，得到表面经硅烷偶联剂包覆的硅酸盐。

13、作为一个示例，所述碱基包括含氮碱基。其中，含氮碱基包括氨基等。

14、作为一个示例，所述硅烷偶联剂包括3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、n-正丁基-3-氨丙基三乙氧基硅烷和苯胺甲基三乙氧基硅烷等中的至少一种。

15、所述硅烷偶联剂用量太少，不能有效浸润所述硅酸盐，而不能有效提升所述硅酸盐与基体树脂的相容性；用量太多，硅烷偶联剂易发生缩聚，降低了其与硅酸盐结合的概率，对所述硅酸盐与基体树脂的相容性的提升受到限制。在一些实施例中，所述硅酸盐为0.02～0.2重量份，如0.02重量份、0.05重量份、0.1重量份、0.15重量份或0.2重量份等，以使硅酸盐与基体树脂间具有较好的相容性，激光打标效果和韧性较好。在其中一实施例中，所述硅酸盐为0.04～0.14重量份，如0.04重量份、0.07重量份、0.1重量份、0.12重量份或0.14重量份等，所述硅酸盐与基体树脂间相容性更好，激光标识效果和韧性更好。

16、在一些实施例中，所述硅酸盐具有层状、针状、和/或柱状结构。其中，具有层状结构的硅酸盐包括但不限于滑石粉、云母粉、蒙脱石中的至少一种；具有针状和/柱状结构的硅酸盐包括但不限于硅灰石粉。

17、在一些实施例中，所述硅酸盐包括滑石粉、云母粉、硅灰石粉和蒙脱石中的至少一种。

18、在一些实施例中，所述硅酸盐颗粒粒径dv50为1～50μm，如。例如，滑石粉颗粒粒径dv50为1～50μm，云母粉颗粒粒径dv50为5～50μm，硅灰石粉颗粒粒径dv50为2～20μm，蒙脱石颗粒粒径dv50为5～30μm。所述硅酸盐的颗粒粒径dv50可采用激光粒度分布仪按照gb/t19077-2016测得。

19、在一些实施例中，所述ps树脂在200℃及负载5kg的测试条件下的熔体流动速率为2.8～31g/10min，如2.8g/10min、3g/10min、5g/10min、10g/10min、15g/10min、20g/10min、25g/10min或31g/10min等。所述ps树脂的熔体流动速率根据标准为iso 1133-1-2022测得。

20、在一些实施例中，所述阻燃协效剂包括锑化合物。在其中一实施例中，所述阻燃协效剂包括三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、三氯化锑、五氯化锑、亚磷酸锑、多聚磷酸锑和络合锑中的至少一种。

21、在一些实施例中，所述阻燃协效剂的粒径dv50为0.01～60μm，如0.01μm、0.1μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、30μm或60μm等。所述阻燃协效剂的粒径可根据gb/t 19077-2016，利用激光粒度分布仪测得。

22、在一些实施例中，所述抗滴落剂包括聚四氟乙烯。

23、在一些实施例中，还包含以下重量份的组分：其他助剂0.01～2.3份，如0.01重量份、0.5重量份、1重量份、1.5重量份或2.3重量份等。

24、在一些实施例中，其他助剂包括抗氧剂、润滑剂、耐候剂和着色剂中的至少一种。作为一个示例，抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类，优选受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类的重量比为1：(1-3)；润滑剂包括酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、酯类润滑剂和硅酮类润滑剂中的至少一种；耐候剂包括二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂中的至少一种；着色剂包括颜料型、染料型和其他具有特殊美学效果的着色剂中的至少一种。

25、在一些实施例中，所述阻燃苯乙烯中ps树脂重量百分含量在40％以上，如40％、45％、48％、52％、55％、60％、65％或71％等。

26、在一些实施例中，所述阻燃苯乙烯的制备方法包括以下步骤：

27、将除硅酸盐外的各组分原料按配比混合，得到混合物；

28、将所述混合物由螺杆挤出机的主喂料口加入，硅酸盐由螺杆挤出机的侧喂料口加入，熔融，挤出造粒，干燥，得到阻燃苯乙烯。所述螺杆挤出机包括但不限于双螺杆挤出机。硅酸盐可选择由螺杆挤出机第六区的侧料口加入。所述螺杆挤出机的各段螺杆温度可选择控制在180～220℃范围内，螺杆挤出机的长径比可选择为30～45：1，螺杆转速可选择为200～800转/分钟。

29、本技术所述阻燃苯乙烯，在不损害本技术的效果的情况下，可以含有其他树脂，也可以含有填充剂等。其他树脂选自高抗冲聚苯乙烯(hips)、苯乙烯—丁二烯共聚物(k胶)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(smma)、苯乙烯-马来酸酐嵌段共聚物(sma)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)等中的至少一种；填充剂选自硫酸钙、碳酸钙、二氧化钛、硫酸钡、氢氧化镁、氢氧化铝、空心玻璃微珠、高岭土、蒙脱土等中的至少一种。

30、本技术还提供了所述阻燃苯乙烯在可激光标识材料中的应用。所述阻燃苯乙烯能用作激光打标材料，可用于制备影视设备、办公设备及台式计算机外壳等具有激光标识效果的产品。

31、相比现有技术，本技术的有益效果在于：

32、(1)本技术通过选用特定种类的溴系阻燃剂和增韧剂，并添加硅酸盐，有效改善了ps材料的激光打标性能。

33、(2)本技术阻燃苯乙烯同时具备良好的激光打标性能、韧性和阻燃性，所形成的激光标识显色性好，黑度较高，清晰度较好，效果均匀较好，黑色麻点较少，适合用作激光打标材料，可用于制备影视设备、办公设备及台式计算机外壳等具有激光标识效果的产品。