一种ul-94 v0级阻燃hips复合材料及其制备方法
【专利摘要】一种UL?94 V0级阻燃HIPS复合材料及其制备方法，该HIPS复合材料按重量百分比包括如下组分：HIPS 69～83.4％；阻燃剂12～20％；防滴落剂0.1～0.5％；白油1～1.4％；相容剂3～7％；抗氧剂0.2～0.6％；润滑剂0.3～1.5％。本发明以HIPS为基体，通过在HIPS中添加抗滴落剂改善HIPS材料的燃烧性，达到高效阻燃，且通过润滑剂与相容剂的协同作用不仅改善HIPS中的两相分离状态，且促进各组分的相容分散，从而形成稳定结构，更通过工业级的白油与润滑剂协同作用，在改善加工中材料的流动性和脱模性的同时，使得复合材料拥有较佳的亮度和良好的表面效果。
【专利说明】
一种UL-94 VO级阻燃ΗI PS复合材料及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于高分子材料改性技术领域，尤其涉及一种UL-94 V0级阻燃HIPS复合材 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 耐冲击聚苯乙稀树脂(High impact polystyrene，简称HIPS)是通过在聚苯乙稀 (PS)中添加微米级的聚丁二烯(PB)橡胶颗粒生产的一种非晶型热塑性树脂，具有良好的力 学性能，但HIPS因为含有5%~15%的橡胶，在加工过程中会影响其流动性，且PB橡胶与PS 树脂不相容，故在HIPS中丁二烯和苯乙烯链段分别聚集，呈现相分离的状态。另外，HIPS材 料的光泽性能较差，且其物理机械强度较低，在低温下表现出较大的收缩性，HIPS氧指数 低，属于易燃材料。
[0003] 传统方法使用十溴二苯乙烷/四溴双酚A/十溴二苯醚与三氧化二锑复配制备阻燃 HIPS，容易满足3.2mm阻燃V0，较难满足1.6mm阻燃V0，基本无法满足0.8mm阻燃V0，技术关键 在于阻燃HIPS产品越薄时，产品燃烧更易滴落燃棉，虽然阻燃时间较短，但存在滴落燃棉现 象，即无法满足超薄条件下的阻燃V0。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种UL-94 V0级阻燃HIPS复合 材料及其制备方法，旨在解决传统HIPS材料的物理机械强度以及阻燃性性能较低的缺陷。
[0005] 本发明是这样实现的，一方面，提供了一种具有高效阻燃、表面光泽度高的UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料，按重量百分比包括如下组分： HIPS 69 ~ 83.4%;
[0006] 阻燃剂 ！2~20%; 防滴落剂 0.卜0.5% ; 白油 ?~1.4%; 相容剂 3 ~ 7% ；
[0007] 抗氧剂 0.2~0.6% ; 润滑剂 （U~1.5%。
[0008] 进一步地，其特征在于，所述HIPS的缺口冲击强度大于100J/M。
[0009] 进一步地，所述HIPS中的PS重量百分含量为80-95%。
[0010]进一步地，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按照重量比3:1复配得到的 混合物。
[0011] 进一步地，所述抗滴落剂为经过活化处理的改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙 烯是以SAN为载体，聚四氟乙烯质量分数占40-60%，活化处理具体如下：将改性聚四氟乙 烯、硅烷偶联剂、酰胺蜡按照重量比94:1:5进行高速混合。
[0012] 进一步地，所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐交替共聚物，其玻璃化转变温度为135-155°C，重均分子量为7500-21000。
[0013] 进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，熔点115-150°C。
[0014] 进一步地，所述润滑剂为酰胺蜡类改性物，熔点为141.5-144.5 °C。
[0015] 相应地，本发明还提供一种UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料的制备方法，包括以下 步骤：
[0016] S01称取配方组分
[0017]按照权利要求1所述的UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料配方分别称取所述HIPS、阻 燃剂、防滴落剂、白油、相容剂、抗氧剂及润滑剂；
[0018] S02制备混合物料
[0019]将步骤S01中称取的所述HIPS、阻燃剂、防滴落剂、白油、相容剂、抗氧剂及润滑剂 进行混料处理，得混合物料；
[0020] S03熔融挤出
[0021]将步骤S02中得到的混合物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出、造粒，得到所述的 0.8mm厚度满足UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料，所述双螺杆熔融挤出的工艺参数为:一区温 度为160-190°C，二区温度为190-220°C，三区温度为180-210°C，四区温度为190-210°C，机 头温度为200-220 °C。
[0022]本发明的有益效果为:本发明UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料以HIPS为基体，通过 在传统阻燃HIPS中添加活化处理的改性聚四氟乙烯，提高了材料的相容性，制备了高效阻 燃、表面光泽度高的阻燃HIPS;而本发明将SAN载体的改性聚四氟乙烯进行活化处理后添加 到阻燃体系中，容易使产品在燃烧时产生纤维化，从而阻止滴落现象，即保证了燃烧时间 短，又克服了滴落燃棉问题，可在〇. 8mm下满足V0级阻燃要求。
[0023]另外，上述HIPS复合材料的制备方法操作简便，成本低廉，适于HIPS复合材料的工 业化生产。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简 单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本发明实施例提供的UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。
[0027]本发明实施例提供一种具有高效阻燃、表面光泽度高的UL-94 V0级阻燃HIPS复合 材料，按重量百分比包括如下组分： HIPS 69 ~83.4% ; 阻燃剂 12,20%; 防滴落剂 0.1-G.5%;
[0028]白油 ！~1.4%; 相容剂 3 ~ 7% ; 抗氧剂 0.2~0.6% ; 润滑剂 0.3-1.5%。
[0029] 进一步地，所述HIPS的缺口冲击强度大于100J/M(可以选择符合R0HS要求的环保 回收料），这样，有利于提高HIPS本体的抗冲击性能。作为进一步的优选实施例，该HIPS中的 PS重量百分含量为80-95%，这是因为若PS所占 HIPS的比重偏小，则不利于改善HIPS的刚 性；比重偏大，HIPS脆性过大，反而加速HIPS制品的开裂，在80-95 %的PS比例下，其与丁二 烯相互作用使HIPS材料刚韧性能均衡，且对控制收缩有一定协效作用。
[0030] 进一步地，所述HIPS中的PS重量百分含量为80-95%。
[0031]进一步地，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按照重量比3:1复配得到的 混合物，目前通用方法使用十溴二苯乙烷与三氧化二锑为主要阻燃体系，本发明人经过大 量实验发现这种体系存在阻燃不稳定、熔融指数低，以及物理性能差的缺陷，无法做出高性 能复合物，从而需要复配一定的协效剂，包覆型聚四氟乙烯。阻燃体系，目前通用方法使用 十溴二苯乙烷与三氧化二锑为主要阻燃体系，本发明人经过大量实验发现这种体系存在阻 燃不稳定、熔融指数低，以及物理性能差的缺陷，无法做出高性能复合物，从而需要复配一 定的协效剂，包覆型聚四氟乙烯，而本发明的阻燃HIPS复合材料以HIPS为基体，通过在HIPS 中添加抗滴落剂改善HIPS材料的燃烧性，达到高效阻燃，且通过润滑剂与相容剂的协同作 用不仅改善HIPS中的两相分离状态，且促进各组分的相容分散，从而形成稳定结构，更通过 工业级的白油与润滑剂协同作用，在改善加工中材料的流动性和脱模性的同时，使得复合 材料拥有较佳的亮度和良好的表面效果。
[0032] 进一步地，所述抗滴落剂为经过活化处理的改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙 烯是以SAN为载体，聚四氟乙烯质量分数占40-60%，活化处理具体如下：将改性聚四氟乙 烯、硅烷偶联剂、酰胺蜡按照重量比94:1:5进行高速混合，从而提高其活性，使其不结团，易 分散，提高材料表面光泽度，本发明将SAN载体的改性聚四氟乙烯进行活化处理后添加到阻 燃体系中，容易使产品在燃烧时产生纤维化，从而阻止滴落现象，即保证了燃烧时间短，又 克服了滴落燃棉问题，可在〇. 8_下满足V0级阻燃要求
[0033] 进一步地，所述白油，色泽鲜亮，具有良好的氧化安定性，化学稳定性，光安定性， 无色、无味，不腐蚀纤维纺织物。上述HIPS复合材料加入白油不仅可增加 HIPS制品的亮度， 更可与润滑剂辅助后续加工过程中的脱模工序。作为优选实施例，该白油为工业级。该优选 的工业级白油与润滑剂协同作用，可作为后续加工中各组分的湿润剂和溶剂，促进各组分 的流动性，保证后续熔融挤出工艺的顺利进行。
[0034] 进一步地，所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐交替共聚物，其玻璃化转变温度为135-155°C，重均分子量为7500-21000,由于HIPS中丁二烯和苯乙烯链段分别聚集，呈现相分离 的状态，且阻燃剂为无机非金属材料，为促进HIPS复合材料中各组分的相容分散，上述复合 材料中加入相容剂。作为优选实施例，该相容剂为苯乙烯-马来酸酐交替共聚物，其玻璃化 转变温度为135-155Γ，重均分子量为7500-21000。该优选的相容剂可使HIPS复合材料的各 组分更好的相容，该抗氧剂可防止聚合物在高温下氧化老化而降解，作为优选实施例，该抗 氧剂优选为受阻酚类抗氧剂。优选的该类抗氧剂可捕获活性自由基而终止反应，阻止分子 链的断裂，有效防止复合材料在加工过程热氧化老化。
[0035] 进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，熔点115_150°C，该抗氧剂可防止聚合 物在高温下氧化老化而降解，作为优选实施例，该抗氧剂优选为受阻酚类抗氧剂。优选的该 类抗氧剂可捕获活性自由基而终止反应，阻止分子链的断裂，有效防止复合材料在加工过 程热氧化老化。
[0036] 进一步地，所述润滑剂为酰胺蜡类改性物，熔点为141.5-144.5°C，为进一步改善 加工中材料的流动性和脱模性，并与相容剂协同提高上述各组分在制备过程中如熔融挤出 过程中的分散均匀性，本实施例中加入润滑剂。作为优选实施例，本润滑剂优选为酰胺蜡类 改性物，该酰胺蜡类改性物属于内外润滑型，一来能增加 HIPS制品的亮度，且在材料表面形 成一层保护膜，使得复合物获得较好的表面，二来能起到相容剂的作用，使各组分界面结合 更紧密，尤其改善与玻璃纤维的界面结合力。
[0037]本发明的有益效果为:本发明UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料以HIPS为基体，通过 在传统阻燃HIPS中添加活化处理的改性聚四氟乙烯，提高了材料的相容性，制备了高效阻 燃、表面光泽度高的阻燃HIPS;而本发明将SAN载体的改性聚四氟乙烯进行活化处理后添加 到阻燃体系中，容易使产品在燃烧时产生纤维化，从而阻止滴落现象，即保证了燃烧时间 短，又克服了滴落燃棉问题，可在〇. 8mm下满足V0级阻燃要求，
[0038]相应地，本发明还提供一种UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料的制备方法，包括以下 步骤：
[0039] S01称取配方组分
[0040]按照上述的UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料配方分别称取所述HIPS、阻燃剂、防滴 落剂、白油、相容剂、抗氧剂及润滑剂；
[0041 ] S02制备混合物料
[0042]将步骤S01中称取的所述HIPS、阻燃剂、防滴落剂、白油、相容剂、抗氧剂及润滑剂 进行混料处理，得混合物料；
[0043] S03熔融挤出
[0044] 将步骤S02中得到的混合物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出、造粒，得到所述的 0.8mm厚度满足UL-94 V0级阻燃HIPS复合材料，所述双螺杆熔融挤出的工艺参数为:一区温 度为160-190°C，二区温度为190-220°C，三区温度为180-210°C，四区温度为190-210°C，机 头温度为200-220 °C。
[0045] 上述HIPS复合材料的制备方法操作简便，成本低廉，通过上述HIPS复合材料的制 备方法即可获得高效阻燃、机械强度高、表面效果好以及材料相容性较佳的HIPS复合材料， 提高其良品率，扩大应用面。另外，该制备方法操作简便，成本低廉，适于HIPS复合材料的工 业化生产。
[0046] 为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对 本发明进行说明而非对其加以限定。
[0047] 下述所有实施例中HIPS选自扬子巴斯夫的466F;十溴二苯乙烷选自山东海王;三 氧化二锑选自辰州锑业;抗滴落剂选择广州熵能公司SAN载体包覆聚四氟乙烯;工业级白油 为市售产品；相容剂选自法国克雷威利的SMA 2021;抗氧剂选自汽巴化工的IRGAN0X 1098; 润滑剂选自广州市欧颖化工的TAF。
[0048] 实施例1~5
[0049] 实施例1~5中各HIPS复合材料按重量百分比的具体组分见下表1。
[0050] 上述实施例1~5中各HIPS复合材料的制备方法相同，均包括以下步骤：
[00511 (1)将上述实施例1~5中各HIPS复合材料的全部组分分别按表1中的具体比例称 取各组分；
[0052] (2)将上述各组分在混合器中进行混料处理，得混合物料；
[0053] (3)将混合物料置于螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒，得到HIPS复合材料。其中， 挤出机各区段温度为:一区190°C，二区210°C，三区180°C，四区200°C，机头温度为210°C。
[0054] 对比例1
[0055]对比例1中HIPS材料按重量百分比的具体组分见下表1。
[0056]对比例1中HIPS材料的制备方法与上述实施例1~5中各HIPS复合材料的制备方法 相同，对比例中的阻燃剂采用十溴二苯乙烷:三氧化二锑= 3:1(质量比），对比例不添加抗 滴落剂。
[0058] 表1
[0059] 性能测试：
[0060] 将上述实施例1~5制备得到的HIPS复合材料以及对比例1制备得到的HIPS材料在 70-90°C的鼓风烘箱中干燥4-6小时，再将干燥的材料按照同样的注塑条件在80T注塑机上 制备测试样条，具体的注塑条件为，注塑温度:200-220°C，注塑压力:40-120Mpa，模具温度： 40-60°C。具体的物理性能检测项目如下：
[0061] 拉伸强度按照ASTM D638标准进行检验，试样类型为I型，样条尺寸(mm): (176土 2)(长）\(12.6±0.2)(端部宽度）\(3.05±0.2)(厚度），拉伸速度为50臟/11^11;
[0062] 悬臂梁缺口冲击强度按照ASTM D256标准进行检验；试样类型为I型，试样尺寸 (臟）：（63±2)\(12.45±0.2)\(3.1±0.2)，缺口类型为厶类，缺口剩余厚度为1.9臟 ； [0063] 弯曲强度和弯曲模量按ASTM D790标准进行检验;试样类型为试样尺寸(mm) :(128 ±2) Χ(12·67±0·2) \(3.11±0.2)，弯曲速度为20臟/11^11;
[0064]表面效果进行目测。
[0065]上述实施例1~5制备得到的HIPS复合材料以及对比例1制备得到的HIPS材料的性 能测试结果见上表1。
[0066] 由上表1可知，在5个实验中，实验1与2阻燃不达标，随着阻燃剂比例提高，实验3、 4、5阻燃合格，后三者中阻燃剂比例低且冲击性能最高者为最佳性能，选择实验3，而实验4、 5成本高。对比例完全按照实验3的配比进行，仅将阻燃体系中的抗滴落剂去除，由阻燃现象 可以看出，差别较大，采用本发明阻燃体系可以得到性能更高的复合材料。
[0067] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种UL-94V0级阻燃HIPS复合材料，按重量百分比包括如下组分： HIPS 69 ~ 83.4% ； 阻燃剂 12~20% ; 防滴落剂：().1~0.5% ; 白油 1~1.4%; 相容剂 3~7%; 抗氧剂 0.2~0.6% ; 润滑剂 0.3~1.5%。2. 如权利要求1所述的UL-94V0级阻燃HIPS复合材料，其特征在于，所述HIPS的缺口冲 击强度大于100J/M。3. 如权利要求1所述的UL-94V0级阻燃HIPS复合材料，其特征在于，所述HIPS中的PS重 量百分含量为80-95%。4. 如权利要求1所述的UL-94V0级阻燃HIPS复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为十溴 二苯乙烷和三氧化二锑按照重量比3:1复配得到的混合物。5. 如权利要求1所述的UL-94V0级阻燃HIPS复合材料，其特征在于，所述抗滴落剂为经 过活化处理的改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯是以SAN为载体，聚四氟乙烯质量分数 占40-60%，活化处理具体如下:将改性聚四氟乙烯、硅烷偶联剂、酰胺蜡按照重量比94:1:5 进行尚速混合。6. 如权利要求1所述的UL-94V0级阻燃HIPS复合材料，其特征在于，所述相容剂为苯乙 烯-马来酸酐交替共聚物，其玻璃化转变温度为135-155Γ，重均分子量为7500-21000。7. 如权利要求1所述的UL-94V0级阻燃HIPS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻 酚类抗氧剂，熔点115-150°C。8. 如权利要求1所述的UL-94V0级阻燃HIPS复合材料，其特征在于，所述润滑剂为酰胺 蜡类改性物，熔点为141.5-144.5 °C。9. 如权利要求1所述的UL-94V0级阻燃HIPS复合材料的制备方法，包括以下步骤： S01称取配方组分 按照权利要求1所述的UL-94V0级阻燃HIPS复合材料配方分别称取所述HIPS、阻燃剂、 防滴落剂、白油、相容剂、抗氧剂及润滑剂； S02制备混合物料 将步骤S01中称取的所述HIPS、阻燃剂、防滴落剂、白油、相容剂、抗氧剂及润滑剂进行 混料处理，得混合物料； S03熔融挤出 将步骤S02中得到的混合物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出、造粒，得到所述的0.8_ 厚度满足UL-94V0级阻燃HIPS复合材料，所述双螺杆熔融挤出的工艺参数为：一区温度为 160-190°C，二区温度为190-220°C，三区温度为180-210°C，四区温度为190-210°C，机头温 度为 200-220°C。
【文档编号】C08K3/22GK105949699SQ201610345852
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】徐东, 张博
【申请人】深圳市亚太兴实业有限公司