一种耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法与流程

本发明涉及聚苯乙烯制备，具体为一种耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法。

背景技术：

1、聚苯乙烯为一种苯乙烯通过聚合反应得到的一种聚合物，其本质为一种热塑性塑料，因聚苯乙烯具有良好的耐腐蚀性，在生活中对聚苯乙烯的使用也十分广泛，例如，经常将聚苯乙烯用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等，其使用方便且生产成本低。

2、公开号为：cn115873355a一种聚苯乙烯材料及其制备方法和应用，按重量份数计，包括以下组分：其中，聚苯乙烯树脂的熔体质量流动速率为1～4g/10min，高流动聚苯乙烯树脂的熔体质量流动速率为5～10g/10min，测试标准为iso1133-2021，测试条件为200℃、5kg；苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物包括第一苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物和第二苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物，所述第一苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物中，含油量为0％；所述第二苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物中，含油量为20～50％；第一苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物和第二苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物的质量比为(0.2～1)：1。其中，含油量的测试方法为：对苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物进行热重(tg)分析，在215～300℃内失去的重量即为含油量。高流动聚苯乙烯树脂中高流动聚苯乙烯树脂的熔体质量流动速率影响材料的流动性能，高流动聚苯乙烯树脂的熔体质量流动速率过大，会显著降低材料的冲击强度；高流动聚苯乙烯树脂的熔体质量流动速率过小，无法消除流痕。

3、但在对上述聚苯乙烯材制备方法进行使用的过程中也存在一些问题，例如，在对聚乙烯材料进行制备时，缺少搅拌以及控温结构，从而在实际聚合反应的过程中，其反应时间通常会较长，即在实际使用时，制备的时间便会增加，影响其聚合反应以及聚苯乙烯的制备效果；

4、公开号为：cn108148303a的一种阻燃聚苯乙烯材料及其制备方法，阻燃聚苯乙烯材料由下列重量比原料组成：聚苯乙烯回收料：80～120；十溴二苯乙烷(阻燃剂)：7.5～9.5；tas-2a分散润滑剂：0.4～0.6；乙烯-辛烯的共聚物(抗氧剂)：0.8～1.2；工业白油10#(扩散油)：0.1～0.5；着色剂：0.4～0.6；抗滴落剂：0.8～1.2；钛酸酯偶联剂：0.8～1.2；三氧化二锑(阻燃剂)：1.5～3.5；该阻燃聚苯乙烯材料的制备方法，包括下列步骤：先将上述各种原料在高速混合器中干混3-5分钟，再置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、冷却、切粒、包装成品即可；其中，双螺杆挤出机一区温度为90-100℃，二区为160-190℃，三区为210-220℃，四区为210-215℃；五区为190-200℃，停留时间为1-2分钟，压力为10-15mpa。本发明所得阻燃聚苯乙烯材料的力学性能得到明显的改善和提高，生产方法简便，材料易得，成本低。

5、但在对上述聚苯乙烯材料制备方法进行使用的过程中也存在一些问题，例如，在制备的过程中，缺少合助剂、引发剂、抗氧剂和稳定剂等的添加，从而在实际制备的过程中，难以保证聚苯乙烯的稳定性，即在制备的过程中，极易发生不稳定的情况，从而影响对聚苯乙烯的制备效果。

6、因此，需要针对上述问题设计一种耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法，以解决上述背景技术中提出缺少搅拌以及控温结构，在实际聚合反应的过程中，其反应时间通常会较长，缺少合助剂、引发剂、抗氧剂和稳定剂等的添加，难以保证聚苯乙烯的稳定性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法，所述该耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法所需要的步骤有原料准备、聚合反应、挤压成型和颗粒去除及包装，所述该耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法所需要的材料有苯乙烯单体、混合助剂、引发剂、抗氧剂和稳定剂，所述该耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法所需要的设备有加热装置、搅拌釜和挤压机。

3、优选的，所述该耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法如下：

4、步骤一：原料准备

5、准备苯乙烯单体，但为了达到所需要的物理性能、加工性能和质量等要求还需要准备多种助剂进行混合，例如，倘若需要增加其透明度便可添加透明剂，因此，根据制备所需要的特性可加入相对应的助剂至原料中；

6、步骤二：聚合反应

7、(1)、原料混合

8、将上述步骤一种的苯乙烯单体以及相对应需要添加的助剂加入至搅拌釜中，并且通过加热装置将反应釜内加热至指定温度，而后启动搅拌釜的搅拌功能，从而可实现对苯乙烯单体与助剂之间进行充分的搅拌混合；

9、(2)、加入引发剂

10、向上述混合搅拌后的苯乙烯单体与助剂中加入偶氮类、过氧类引发剂均可，以在100-140℃下进行热聚合；

11、(3)、加入溶剂

12、将溶剂加入至搅拌釜中，通常选用甲苯、乙苯等芳烃溶剂，作为溶剂要求不含硫化物和醛，溶剂量在2％-20％范围内，同时还可加入抗氧剂和稳定剂，可保证后续的稳定性；

13、(4)、开始聚合反应

14、一般生产聚苯乙烯的分子量要求及生产量决定，引发剂在100-140℃为好，反应一般以连续操作为主，苯乙烯低温悬浮聚合的单体与水的比值为1:1.4-1:1.6，分散剂一般为磷酸三钙，引发剂为过氧化苯甲酰(占总引发剂的90％-80％)和过氧化叔丁基苯甲酸酯(占总引发剂的10％-20％)复合型引发剂，单体的纯度为99.5％以上，各种杂质如甲苯、乙苯、甲基苯乙烯和二乙烯基苯等要控制在规定的指标之内，尤其有二乙烯苯存在时，还会使聚合物呈凝胶状，表面粗糙且不透明，熔融指数可能下降为零，致使产品无法使用，因此，更要严格控制，另外，聚合温度对聚合影响较大，一般使温度越高，反应速度越快，聚合转化率一般控制在90％左右，即在加热和搅拌的作用下，引发剂引发苯乙烯之间发生自由基聚合反应，形成线性或支化聚合物；

15、(5)停止反应

16、聚合反应持续一段时间后，停止加热和搅拌，并加入抗氧剂和稳定剂来保护聚合物不会因环境和氧化而降解，而常用的稳定剂包含有铅盐稳定剂、钙锌稳定剂和有机锡稳定剂等；

17、步骤三：挤压成型

18、完成聚合反应后，聚苯乙烯的膨胀体积较大，无法直接使用，需要进行挤压成型获得规定的颗粒大小，具体操作方法如下：

19、(1)加热

20、将聚合物均匀加热至熔化状态，并保持恒温；

21、(2)加入阻燃剂

22、向很稳的聚合物中加入磷酸盐、硼酸盐、硫酸盐等有机阻燃剂有含卤脂肪烃和芳香烃等阻燃剂，可保证后续聚苯乙烯的阻燃效果；

23、(3)压缩

24、在模具中注入熔化的聚合物，并利用挤出机械的压力将熔化的聚合物挤压成型；

25、(4)冷却

26、将挤压成型的聚苯乙烯颗粒冷却处理使其固化；

27、步骤四：颗粒去除及包装

28、经过挤压成型后，得到聚苯乙烯颗粒，但在该过程中，会产生一些边角料和杂质，需要进行去除，去除的方式通常是通过筛选和冷却处理剥离，最后，经过去除杂质、检验质量、加工及包装等处理，聚苯乙烯颗粒才能真正达到工业产品质量的要求。

29、优选的，所述该耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法所需要的搅拌釜包括搅拌釜外壳，其上端设置有密封盖板，且所述搅拌釜外壳下端对称设置有支撑底座，并且所述密封盖板左上端设置有进料管；

30、还包括：

31、出料管，贯穿设置在所述搅拌釜外壳下端的中间位置；

32、压力表，设置在所述密封盖板的右上端；

33、电动机，设置在所述密封盖板上端的中间位置，且所述电动机的输出端与转动轴相互连接，并且所述转动轴通过所述密封盖板上安装的轴承与所述密封盖板构成转动机构；

34、搅拌轴，通过所述密封盖板上安装的轴承与所述密封盖板构成转动机构，且所述搅拌轴外表面安装有搅拌板；

35、固定齿条，通过其上端设置的轮齿结构与从动齿轮相互啮合，且所述固定齿条安装在所述密封盖板的下端；

36、固定板，安装在所述搅拌釜外壳的内表面，且所述固定板上安装有导热板，并且所述固定板上安装有加热管。

37、优选的，所述转动轴下端安装有主动齿轮，且所述主动齿轮左右两侧对称啮合有从动齿轮，并且所述从动齿轮安装在所述搅拌轴的上端。

38、优选的，进料管内表面安装有固定转轴，且所述固定转轴的外表面安装有涡旋弹簧，并且所述涡旋弹簧安装在下料板上开设的贯穿凹槽内。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该耐高温无卤阻燃聚苯乙烯材料制备方法，通过完整的制备步骤，可实现对聚苯乙烯进行充分的制备，且通过增加阻燃剂可有效的保证后续聚苯乙烯的阻燃效果，避免在后续对聚苯乙烯进行使用的过程中轻易发生自燃的情况，且在对聚苯乙烯进行制备的过程中，通过加热以及搅拌的方式，可有效的保证聚合过程中各项原料受热的均匀性，避免出现受热不均匀以及影响聚合反应的速度；

40、1、通过主动齿轮、从动齿轮和搅拌轴组成的结构，从而随着主动齿轮的转动，带动从动齿轮在固定齿条的作用下进行转动，即搅拌轴和搅拌板在自转的同时还可进行公转，此时便可实现对搅拌釜外壳内的液体进行充分的搅拌，避免存在受热不均匀的情况；

41、2、通过固定板、导热板和加热管，通过导热板可实现对加热管工作状况下发热的热量进行导入至液体中，从而可实现对制备过程中的液体进行加热，即可提升聚苯乙烯的聚合速度。