專利名稱：一種懸浮聚合阻燃改性聚苯乙烯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種懸浮聚合阻燃改性聚苯乙烯的制備方法
背景技術(shù)：
聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應(yīng)合成的聚合物。其合成方法有懸浮聚合、本體聚合、乳液聚合、溶液聚合等，而當(dāng)前國內(nèi)外多采用懸浮聚合工藝。聚苯乙烯在合成樹脂中占有重要地位，已成為當(dāng)今五大通用塑料之一。雖然具有如此優(yōu)異的理化性能，但由于聚苯乙烯是一種有機(jī)碳?xì)浠衔?，氧指?shù)僅有18.0，屬易燃材料，可以被火點(diǎn)燃，即使移走火源仍然能持續(xù)燃燒，燃燒過程中伴隨著濃煙并出現(xiàn)明顯的帶有明火的熔融滴落。這一劣勢限制了聚苯乙烯的應(yīng)用。因而，如果能夠?qū)ふ业胶线m的阻燃劑，提高聚苯乙烯的阻燃性能，將會大大提升聚苯乙烯的應(yīng)用價值。目前聚苯乙烯常采用的阻燃方法多為在熔融共混加工過程中添加各種阻燃劑，但是為了達(dá)到阻燃要求所添加的大量阻燃劑會影響材料的其他使用性能，如材料外觀、材料力學(xué)性能等。阻燃劑易遷移、不穩(wěn)定、添加量大等問題一直很難克服。共聚法阻燃被認(rèn)為是更持久、效率更高的阻燃方法。本發(fā)明的目的是為了提供一種懸浮聚合阻燃改性聚苯乙烯的制備方法。它不改變聚苯乙烯分子鏈的結(jié)構(gòu)，用該種方法制得的聚苯乙烯具有良好的阻燃性能。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明提供一種阻燃改性聚苯乙烯的懸浮聚合方法，它包括如下步驟:(I)向三口燒瓶中加入分散劑溶液(2)將油溶性的阻燃劑、自由基引發(fā)劑依次溶在苯乙烯單體當(dāng)中，并加入上述三口燒瓶。(3)引發(fā)聚合反應(yīng)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明使用聚乙烯醇作為懸浮聚合的反應(yīng)介質(zhì)，按照本領(lǐng)域常規(guī)方法，取1.5%聚乙烯醇的水溶液。水油比是本領(lǐng)域常規(guī)的用量，20%-40%。為了防止氧干擾聚合反應(yīng)，在反應(yīng)前需要用惰性氣體填充該反應(yīng)容器。所用惰性氣體為氮?dú)狻Ｒl(fā)劑與反應(yīng)單體比為0.8%_6%，采用本領(lǐng)域常規(guī)用量。反應(yīng)溫度為60°C _90°C，采用本領(lǐng)域常規(guī)使用溫度，且分段升溫。反應(yīng)時間2-6小時，采用本領(lǐng)域常規(guī)反應(yīng)時間。本發(fā)明基于這樣一個原理，即油溶性的阻燃劑不參與聚合反應(yīng)，但是由于與苯乙烯的相容性非常好，阻燃劑的 分子級液滴會均勻地分布于聚苯乙烯珠粒當(dāng)中。用這種方法制備的聚苯乙烯，阻燃劑的利用率高，且改善了在加工過程中加入液體阻燃劑所面臨的一些問題，如損害工作人員的身體健康、腐蝕螺桿等。
實(shí)施例1在500ml三口燒瓶中加入200ml聚乙烯醇水溶液(1.5%)，充氮?dú)?分鐘，升溫至60°C。加入溶有1%阻燃劑(TCEP)和2%引發(fā)劑的苯乙烯單體。啟動機(jī)械攪拌，攪拌速度為450/min。攪拌10分鐘后，升溫至80°C且保持該溫度30分鐘，然后升溫至90°C反應(yīng)2小時，并且保持反應(yīng)溫度在±5°C范圍內(nèi)波動。每隔20分鐘取樣觀察，珠粒變硬后升溫至95°C熟化30分鐘。將聚合物使用70°C左右的去離子水反復(fù)洗滌3次，抽濾。然后將洗好的聚合物放在烘箱中80°C烘干24小時。得到的聚苯乙烯珠粒經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出(擠出溫度190°C )、熱壓成型后，用來做各種測試。實(shí)施例2在500ml三口燒瓶中加入200ml聚乙烯醇水溶液(1.5%)，充氮?dú)?分鐘，升溫至60 V。加入溶有2%阻燃劑(TCEP)和2%弓丨發(fā)劑的苯乙烯單體。啟動機(jī)械攪拌，攪拌速度為450/min。攪拌10分鐘后 ，升溫至85°C且保持該溫度30分鐘，然后升溫至90°C反應(yīng)3小時，并且保持反應(yīng)溫度在±5°C范圍內(nèi)波動。每隔20分鐘取樣觀察，珠粒變硬后升溫至95°C熟化30分鐘。將聚合物使用70°C左右的去離子水反復(fù)洗滌3次，抽濾。然后將洗好的聚合物放在烘箱中80°C烘干24小時。得到的聚苯乙烯珠粒經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出(擠出溫度190°C)、熱壓成型后，用來做各種測試。實(shí)施例3在500ml三口燒瓶中加入200ml聚乙烯醇水溶液(1.5%)，充氮?dú)?分鐘，升溫至60 V。加入溶有3%阻燃劑(TCEP)和2%弓丨發(fā)劑的苯乙烯單體。啟動機(jī)械攪拌，攪拌速度為350/min。攪拌10分鐘后，升溫至85°C且保持該溫度30分鐘，然后升溫至90°C反應(yīng)3小時，并且保持反應(yīng)溫度在±5°C范圍內(nèi)波動。每隔20分鐘取樣觀察，珠粒變硬后升溫至95°C熟化30分鐘。將聚合物使用70°C左右的去離子水反復(fù)洗滌3次，抽濾。然后將洗好的聚合物放在烘箱中80°C烘干24小時。得到的聚苯乙烯珠粒經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出(擠出溫度190°C )、熱壓成型后，用來做各種測試。實(shí)施例4在500ml三口燒瓶中加入200ml聚乙烯醇水溶液(1.5%)，充氮?dú)?分鐘，升溫至600C。加入溶有3%阻燃劑(TBP)和2%引發(fā)劑的苯乙烯單體。啟動機(jī)械攪拌，攪拌速度為450/min。攪拌10分鐘后，升溫至85°C且保持該溫度30分鐘，然后升溫至90°C反應(yīng)3小時，并且保持反應(yīng)溫度在±5°C范圍內(nèi)波動。每隔20分鐘取樣觀察，珠粒變硬后升溫至95°C熟化30分鐘。將聚合物使用70°C左右的去離子水反復(fù)洗滌3次，抽濾。然后將洗好的聚合物放在烘箱中80°C烘干24小時。得到的聚苯乙烯珠粒經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出(擠出溫度190°C )、熱壓成型后，用來做各種測試。對比例I在500ml三口燒瓶中加入200ml聚乙烯醇水溶液(1.5%)，充氮?dú)?分鐘，升溫至60°C。加入溶有2%引發(fā)劑的苯乙烯單體。啟動機(jī)械攪拌，攪拌速度為450/min。攪拌10分鐘后，升溫至80°C且保持該溫度30分鐘，然后升溫至90°C反應(yīng)2小時，并且保持反應(yīng)溫度在±5°C范圍內(nèi)波動。每隔20分鐘取樣觀察，珠粒變硬后升溫至95°C熟化30分鐘。將聚合物使用70°C左右的去離子水反復(fù)洗滌3次，抽濾。然后將洗好的聚合物放在烘箱中80°C烘干24小時。得到的聚苯乙烯珠粒經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出(擠出溫度190°C)、熱壓成型，用來做各種測試。對比例2取對比例I中制備的聚苯乙烯，在雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出時采用注射的方式加入3%的阻燃劑(TCEP)。熱壓成型后，切樣，用作各種測試。表I列出了上述實(shí)施例和對比例所得樣品的性能指標(biāo)。表I實(shí)施例和對比例所得樣品的性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種阻燃改性聚苯乙烯的懸浮制備方法，它包括如下步驟: (1)向三口燒瓶中加入分散劑溶液； (2)將油溶性的阻燃劑、自由基引發(fā)劑依次溶在苯乙烯單體當(dāng)中，并加入上述三口燒瓶； (3)引發(fā)聚合反應(yīng)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的油溶性阻燃劑為磷酸三氯乙基)酯(TCEP)或者磷酸三丁酯(TBP)。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將油溶性的阻燃劑、自由基引發(fā)劑依次溶在苯乙烯單體當(dāng)中，使該阻燃劑作為懸浮聚合體系的一部分參與懸浮聚合當(dāng)中。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于體系水油比應(yīng)把油溶性阻燃劑計(jì)算在內(nèi)。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于油溶性阻燃劑的添加量不宜大于5%。
6.按權(quán)利要求1所述方法，其特征在于聚合溫度為60°C-90°C，優(yōu)選分階段升溫，溫度為60°C, 10分鐘；85°C，3小時；9 5°C熟化30分鐘。
全文摘要
公開了一種加入第二單體制備懸浮阻燃改性聚苯乙烯的方法。該方法使用的第二共聚單體為油溶性磷系阻燃劑磷酸三(β氯乙基)酯(TCEP)或者磷酸三丁酯(TBP)，引發(fā)劑為過氧化苯甲酰(BPO)，也可以是其他引發(fā)體系。反應(yīng)體系的各組分的配比以及實(shí)施過程與常規(guī)懸浮聚合沒有太大差別。其中，油溶性阻燃劑能均勻分布于聚合體系當(dāng)中，并隨著反應(yīng)的進(jìn)行而一直穩(wěn)定存在。該第二單體不參與苯乙烯分子鏈的聚合反應(yīng)，僅以油狀小液滴的形式均勻分散在聚苯乙烯珠粒當(dāng)中。
文檔編號C08F112/08GK103087232SQ20131002626
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月19日
發(fā)明者張勝, 李玉玲, 谷曉昱 申請人:北京化工大學(xué)