本發(fā)明涉及聚苯乙烯材料改性領域，尤其是涉及一種適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物及其制備方法。

背景技術：

高抗沖聚苯乙烯材料，由于加工性能好，綜合性能優(yōu)異且價格低廉，因而廣泛應用于家用電器、辦公設備、儀器儀表、汽車零部件、日用器具及包裝材料等。但是HIPS材料遇火極容易燃燒，為了拓寬其應用范圍，必須對其進行阻燃改性，對于薄壁制品，對其阻燃性能更是要求達到UL-94-V-0(1.6mm厚度，以下同)。

由于抗沖擊聚苯乙烯本身含有較高的橡膠成分，很容易燃燒，通常對其進行阻燃改性都是加入溴系阻燃劑，但是單純添加溴系阻燃劑，雖然可以提高其阻燃性能，但是隨著添加量增加，陰燃現(xiàn)象更為嚴重，不能滿足高阻燃要求。因此，尋求與其他無機阻燃劑復配，成為解決高抗沖聚苯乙烯無陰燃問題的新方向。

專利“CN 101353462A”含有超細層狀硅酸鹽的溴素阻燃高抗沖聚苯乙烯復合物及其制備方法中提到，添加超細層狀硅酸鹽，可以在一定程度上減少阻燃劑的用量，但是由于硅酸鹽與聚苯乙烯基材之間的相容性較差，添加硅酸鹽對材料的沖擊性能影響較大，同時添加硅酸鹽并不能減少抗沖聚苯乙烯的陰燃時間。專利“CN 101864137A”一種高抗沖防陰燃聚苯乙烯樹脂及其制備方法中指出，使用橡膠類增韌劑會延長聚苯乙烯的陰燃時間，但是所制得的材料僅能滿足UL-94-V-0(3.0mm厚度)，并不適用于薄壁制品的無陰燃要求，對于材料使用會有限制。上述專利均未涉及如何解決薄壁(1.6mm)高抗沖聚苯乙烯材料的無陰燃問題。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決常規(guī)高抗沖聚苯乙烯材料易燃，阻燃和韌性不能兼顧的問題，本發(fā)明提出了一種高阻燃性能(滿足1.6mm UL-94-V0)的高抗沖聚苯乙烯組合物，無陰燃且具有良好的機械性能。

本發(fā)明的一種適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物，由下述質量配比的原料組成：HIPS樹脂65-75份、增韌劑3-10份、阻燃劑10-30份、協(xié)效阻燃劑2-6份、抗氧劑0.05-2份、抗滴落劑0.1-1份、潤滑劑0.5-5份。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物，由下述質量配比的原料組成：HIPS樹脂65-70份、增韌劑3-6份、阻燃劑15-25份、協(xié)效阻燃劑3-5份、抗氧劑0.1-0.5份、抗滴落劑0.2-0.8份、潤滑劑1-3份。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物中，所述阻燃劑選自十溴二苯乙烷、四溴雙酚A、溴代三嗪、氫氧化鋁、膨脹石墨、二氧化硅、硼酸鋅中至少兩種的混合物，優(yōu)選為十溴二苯乙烷與四溴雙酚A的混合。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物中，所述協(xié)效阻燃劑為三氧化二銻。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物中，所述抗氧劑為1076和168。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物中，所述抗滴落劑為改性的聚四氟乙烯類抗滴落劑SN-3300。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物中，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鋅或硬脂酸鎂。

本發(fā)明還提供了該適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物的制備方法，其包括以下步驟：

(1)按照質量配比稱好各組分；

(2)先將抗沖聚苯乙烯樹脂(HIPS樹脂)、阻燃劑和其他助劑共混3分鐘，然后將協(xié)效阻燃劑加入共混2分鐘；

(3)將這些充分混合的材料經雙螺桿擠出機熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒和包裝。

上述所述的適用于薄壁制品無陰燃高抗沖聚苯乙烯組合物的制備方法中，所述雙螺桿擠出機的料筒溫度設置為180-230℃，熔體溫度為170-190℃。

以上所述本發(fā)明配方中沒采用氧化鋁作為阻燃劑，一般金屬氧化物的加入會加劇陰燃，而且與基材相容性不好，添加后造成韌性下降明顯。

發(fā)生陰燃的內部條件是，可燃物必須是受熱分解后能產生剛性結構的多孔碳的固體物質。如果可燃物受熱分解產生的非剛性結構的碳，如流動焦油狀的產物，就不能發(fā)生陰燃。這說明，產物的分子結構和原材料熱解方式在決定物質燃燒特征中起著十分重要的作用。發(fā)生陰燃的外部條件是有一個適合供熱強度的熱源，所謂適合的供熱強度是指能夠發(fā)生陰燃的適合溫度和一個適合的供熱速率。因此，盡量減少材料與氧氣的接觸，使材料迅速形成非剛性結構的碳，是解決陰燃必須要克服的問題。也是因為這個原因，抗沖聚苯乙烯中添加黑色母更容易發(fā)生陰燃，用色粉進行配色有利于防止陰燃。

作為阻燃材料，阻燃劑的分散是決定阻燃性能的關鍵因素，在本發(fā)明中，將阻燃劑與抗沖聚苯乙烯基材先共混3分鐘，然后和協(xié)效阻燃劑再共混2分鐘，使阻燃劑充分混合均勻，在雙螺桿擠出過程中，阻燃劑在高溫下會部分失效，因此本發(fā)明中螺桿溫度優(yōu)選設定為190-220℃，充分保證阻燃劑的效果。

本發(fā)明的高抗沖聚苯乙烯組合物無陰燃且具有良好的機械性能，滿足了高阻燃性能(滿足1.6mm UL-94-V0)要求，適用于無陰燃要求的薄壁制品。

本發(fā)明的阻燃HIPS材料具有良好的阻燃性能，與常規(guī)阻燃HIPS材料相比，可以大幅度縮短UL-94要求的火焰熄滅后陰燃時間，達到1.6mm V-0級要求；同時具有良好的機械性能，適用于高阻燃要求的薄壁制品，長期使用無析出。

具體實施方式

下面結合實施例，進一步說明本發(fā)明。

測試方法：力學性能測試，按照ASTM D638、ASTM D790、ASTM D256分別進行拉伸、彎曲、沖擊等力學性能的測試。

燃燒性能的測試：按照UL-94標準進行阻燃性能測試，嚴格記錄火焰熄滅后陰燃時間。

先按照質量配比稱好各組分，然后將抗沖聚苯乙烯樹脂、阻燃劑和其他助劑共混3分鐘，最后將協(xié)效阻燃劑加入共混2分鐘，將這些充分混合的材料經雙螺桿擠出機熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒，將粒子在烘箱里85℃烘烤2-3小時后注塑成標準樣條，注塑溫度設定為200℃。具體配方見以下實施例，各實施例的性能匯總與表1。

實施例1

抗沖聚苯乙烯樹脂75份，十溴二苯乙烷10份，溴代三嗪5份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻3份，抗滴落劑0.5份，抗氧劑0.2份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑1.3份。

制備方法如下：

先按照質量配比稱好各組分，然后將抗沖聚苯乙烯樹脂和阻燃劑共混3分鐘，最后將協(xié)效阻燃劑加入共混2分鐘，將這些充分混合的材料經雙螺桿擠出機熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒。

實施例2

抗沖聚苯乙烯樹脂75份，十溴二苯乙烷10份，四溴雙酚A5份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻3份，抗滴落劑0.5份，抗氧劑0.2份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑1.3份。

制備方法如實施例1。

實施例3

抗沖聚苯乙烯樹脂80份，十溴二苯乙烷10份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻3份，抗滴落劑0.5份，抗氧劑0.2份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑1.3份。

制備方法如實施例1。

實施例4

抗沖聚苯乙烯樹脂70份，十溴二苯乙烷10份，四溴雙酚A5份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻3份，氫氧化鋁5份，抗滴落劑0.5份，抗氧劑0.2份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑1.3份。

制備方法如實施例1。

實施例5

抗沖聚苯乙烯樹脂70份，十溴二苯乙烷10份，四溴雙酚A5份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻3份，硼酸鋅5份，抗滴落劑0.2份，抗氧劑0.2份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑1.6份。

制備方法如實施例1。

實施例6

抗沖聚苯乙烯樹脂70份，十溴二苯乙烷10份，四溴雙酚A5份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻3份，膨脹石墨2份，二氧化硅3份，抗滴落劑0.5份，抗氧劑0.2份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑1.3份。

制備方法如實施例1。

實施例7

抗沖聚苯乙烯樹脂70份，十溴二苯乙烷10份，四溴雙酚A5份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻3份，硼酸鋅5份，抗滴落劑0.5份，抗氧劑0.2份，硬脂酸鋅潤滑劑0.5份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑0.8份。

制備方法如實施例1。

實施例8

抗沖聚苯乙烯樹脂70份，十溴二苯乙烷10份，四溴雙酚A5份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻3份，硼酸鋅5份，抗滴落劑0.2份，抗氧劑0.2份，硬脂酸鎂潤滑劑0.5份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑1.2份

制備方法如實施例1。

實施例9

抗沖聚苯乙烯樹脂70份，十溴二苯乙烷10份，四溴雙酚A5份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻3份，硼酸鋅5份，抗滴落劑0.5份，抗氧劑0.6份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑1.7份。

制備方法如實施例1。

實施例10

抗沖聚苯乙烯樹脂68份，十溴二苯乙烷10份，四溴雙酚A5份，增韌劑(SBS)5份、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻5份，硼酸鋅5份，抗滴落劑0.5份，抗氧劑0.2份，乙撐雙硬脂酰胺潤滑劑1.7份。

制備方法如實施例1

實施例11

金發(fā)阻燃HIPS-980產品。

表1

注：

①V-1：火焰熄滅后陰燃時間>30s；

②：不阻燃；

③V-2：有滴落，引燃脫脂棉；

④V-0：火焰熄滅后無陰燃，或者陰燃時間<30s。