一種無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯的制備方法
【專利說明】
[00011 本申請是申請?zhí)枮?01310324864.4,申請日為2013年7月30日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為 "無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯及其制備方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種高分子材料的制備方法，具體涉及一種無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 高抗沖聚苯乙烯(HIPS)樹脂是一種通用工程塑料，因其具有較好的綜合力學(xué)性 能，因此被廣泛應(yīng)用于電子、電器配件上。
[0004] 高抗沖聚苯乙烯樹脂本身屬于易燃、可燃材料，氧指數(shù)為17%，在燃燒時熱釋放速 率高，熱值大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，不易熄滅，有時還產(chǎn)生濃煙和有毒氣體，這不僅會造成嚴(yán)重 的財產(chǎn)損失，還會給人類的生命安全和生存環(huán)境帶來極大威脅。
[0005] 隨著人們對健康、安全、環(huán)境及生態(tài)保護的日益重視，塑料的阻燃標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn) 也日益嚴(yán)格，材料燃燒煙氣毒性和發(fā)煙性能問題越來越受到重視，要求塑料材料或制品既 具有良好的阻燃性能，又要低毒化和低發(fā)煙化。
[0006] 目前無鹵阻燃HIPS的文獻(xiàn)大致分為三類： (1)由于阻燃劑的加入會降低材料的力學(xué)性能，因此，采用聚苯醚可以提高其拉伸強度 等力學(xué)性能，如中國專利文獻(xiàn)CN1521206、CN101062992A、CN101768318A、CN102477189A、 CN102408659、CN102391636。但是采用聚苯醚存在兩個缺點：聚苯醚的熔融流動性較差，從 而影響材料的成型加工性能;聚苯醚價格較高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。
[0007] (2)中國專利文獻(xiàn)CN101914258A公開了一種無鹵阻燃HIPS樹脂生產(chǎn)配方及其制作 方法，該配方由HIPS樹脂、聚氨酯樹脂、熱塑性彈性體樹脂（SBS)、微膠囊化紅磷、磷酸三甲 苯酯、硼酸鋅、乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)、硬脂酸鈣、硅烷偶聯(lián)劑、鈦白粉、抗氧劑1010、抗氧 劑168、UV-770、UV-327組成。該文獻(xiàn)采用的無鹵阻燃體系中含有微膠囊化紅磷，一方面，磷 分解產(chǎn)生的氣味對人體有害，另一方面，紅磷的存在使得產(chǎn)品變紅變深，不能用于其它色彩 或者淡色產(chǎn)品的生產(chǎn)，如白色家電等，從而限制了其應(yīng)用。
[0008] (3)中國專利文獻(xiàn)CN101372548A公開了一種高抗沖聚苯乙烯共混物，包括高抗沖 聚苯乙烯樹脂、無機阻燃劑、膨脹型阻燃劑、阻燃增效劑、增韌劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑、抗氧劑。 其中無機阻燃劑為氫氧化鎂等，膨脹型阻燃劑包括酸源、炭源和氣源，其中酸源為磷酸酯 等，炭源為酚醛樹脂等，氣源為三聚氰胺等。阻燃增效劑為硼酸鋅等。該文獻(xiàn)需要采用多種 阻燃劑，其中采用的無機阻燃劑對材料的力學(xué)性能影響很大，而同時選擇酸源、炭源和氣源 三大類的膨脹型阻燃劑不但大大增加了生產(chǎn)成本，而且增大了生產(chǎn)復(fù)雜程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的之一在于解決上述技術(shù)問題，提供一種在具有較好的阻燃性能的同 時，綜合力學(xué)強度高、熔體流動性好、生產(chǎn)成本低、環(huán)保無毒的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯。
[0010] 本發(fā)明的另一目的則是提供上述無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯的制備方法。
[0011] 實現(xiàn)本發(fā)明目的之一的技術(shù)方案是:一種無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯，它是由下述 重量份的組分制成:高抗沖聚苯乙烯樹脂100份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物1~15 份，無鹵復(fù)合阻燃劑10~30份，潤滑劑0.2~2.5份，穩(wěn)定劑0.3~1.6份。
[0012] 所述的無鹵復(fù)合阻燃劑由磷酸酯、硼酸鋅以及酚醛樹脂按照（10~20):1: (5~10) 的重量比組成，所述的磷酸酯為磷酸三苯酯或者磷酸二甲苯酯。
[0013] 所述的潤滑劑為蘇州興泰國光化學(xué)助劑有限公司生產(chǎn)的商品代號為TAS-2A的光 殼潤滑劑。
[0014] 所述的穩(wěn)定劑由光穩(wěn)定劑與抗氧劑按照（0.1~0.8 ) : (0.2~0.8 )的重量比組成。 其中光穩(wěn)定劑為UV-9【2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮】、UV-P【2-(2 ' -羥基-5 '-甲基苯基)苯并 三唑】、UV-328【2-(2 ' -羥基-3'，5 ' -二叔戊基苯基)苯并三唑】中的一種或者兩種?？寡鮿?抗氧劑1076【四（3，5_二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸十八碳醇酯】、抗氧劑2246【2,2_亞甲基 雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)】、抗氧劑DSTP【硫代二丙酸十八碳醇酯】中的一種或者兩種。
[0015] 實現(xiàn)本發(fā)明另一目的的技術(shù)方案是:上述無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯的制備方法， 具有以下步驟:①按照配方分別稱取高抗沖聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共 聚物、磷酸酯、硼酸鋅、酚醛樹脂、潤滑劑以及穩(wěn)定劑(包括光穩(wěn)定劑和抗氧劑，下同）待用； ②先將步驟①稱取的高抗沖聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、硼酸鋅、酚 醛樹脂、潤滑劑以及穩(wěn)定劑倒入高速混合機中混合，直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得物料溫 度升高至60°C~70°C，然后將磷酸酯倒入高速混合機中繼續(xù)混合lmin~2min，隨即出料冷 卻;高速混合機的工作轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘~1000轉(zhuǎn)/分鐘;③將冷卻后的混合物料送入到雙 螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng)水槽冷卻、牽引進入切粒機造粒，即得到無鹵阻燃 高抗沖聚苯乙稀。
[0016] 上述步驟③中，雙螺桿擠出機各區(qū)的溫度為:Ti=l 20°C~130°C，T2=l 30°C~140°C， T3=140°C ~150°C，T4=150°C ~160°C，T5=160°C ~170°C，T6=170°C ~180°C，T7=180°C ~190 °C，T8=170°C ~180°C，T，180°C。
[0017] 本發(fā)明具有的積極效果：（1)本發(fā)明的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯采用磷酸酯-硼酸 鋅-酚醛樹脂組成新型阻燃復(fù)合體系，一方面該新型阻燃復(fù)合體系不含鹵素，對環(huán)境無害； 另一方面還具有良好的阻燃協(xié)同作用，在保證較好的阻燃效果的同時還具有用量少、生產(chǎn) 成本較低、綜合力學(xué)性能高的特點。（2)本發(fā)明采用的TAS-2A光亮潤滑劑能有效的降低無鹵 阻燃高抗沖聚苯乙烯的熔體流動阻力，有利于無鹵復(fù)合阻燃劑均勻分散于高抗沖聚苯乙烯 和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中，從而提高加工流動性和脫模性，降低扭矩，減小設(shè) 備磨損，充模容易，降低制品不良率。（3)本發(fā)明生產(chǎn)配方體系簡單實用，生產(chǎn)實施簡便，生 產(chǎn)的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯綜合性能良好。（4)本發(fā)明的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯在制 備過程中，將阻燃劑之一的磷酸酯待高速混合機中混合物料溫度升高到60°C~70°C后再加 入，且只混合lmin~2min，這樣可以使磷酸酯在該高溫下融化，從而使得其它阻燃劑和助劑 粘附于高抗沖聚苯乙烯樹脂和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物表面，進一步提高材料的 阻燃性和力學(xué)性能。
【具體實施方式】
[0018] (實施例1) 本實施例的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯由下述重量份的組分制成： l〇〇kg的高抗沖聚苯乙烯樹脂，來源于鎮(zhèn)江奇美化工有限公司； 8kg的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，來源于韓國LG公司； 22kg的無鹵復(fù)合阻燃劑，其中磷酸三苯酯15kg、硼酸鋅lkg、酚醛樹脂6kg。磷酸三苯酯 來源于浙江萬盛化學(xué)有限公司，硼酸鋅來源于濟南泰星精細(xì)化工有限公司，酚醛樹脂來源 于太倉市康盛化工原料有限公司。
[0019] 1kg的TAS-2A光亮潤滑劑，來源于蘇州興泰國光化學(xué)助劑有限公司。
[0020] 0.6kg 的光穩(wěn)定劑UV-9; 〇.3kg的抗氧劑1076。
[0021] 上述無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯的制備方法具有以下步驟： ①稱取l〇〇kg的高抗沖聚苯乙稀樹脂、8kg的苯乙稀-丁二稀-苯乙稀嵌段共聚物、15kg 的磷酸三苯酯、lkg的硼酸鋅、6kg的酚醛樹脂、lkg的光亮潤滑劑、0.6kg的光穩(wěn)定劑UV-9以 及〇.3kg的抗氧劑1076待用。
[0022]②先將步驟①稱取的高抗沖聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、 硼酸鋅、酚醛樹脂、光亮潤滑劑、光穩(wěn)定劑以及抗氧劑倒入高速混合機中，在900轉(zhuǎn)/分鐘的 工作轉(zhuǎn)速下混合，直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得物料溫度升高至65°C。然后將磷酸三苯酯 倒入該高速混合機中繼續(xù)混合lmin，隨即出料冷卻。此時磷酸三苯酯（熔點約50.52°C)融 化，從而使硼酸鋅、酚醛樹脂、光穩(wěn)定劑以及抗氧劑均勻粘附于高抗沖聚苯乙烯樹脂和苯乙 烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物表面。
[0023] ③將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng)水槽冷 卻、牽引進入切粒機造粒(粒徑約為2mm~3mm)，即得到顆粒狀的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯。
[0024] 雙螺桿擠出機各區(qū)的溫度依次為:1^=1201-130^2=1301-140^3=1401 ~150°C，T4=150°C ~160°C，T5=160°C ~170°C，T6=170°C ~180°C，T7=180°C ~190°C，Ts=170 °C~180°C，T，180°C。
[0025] (實施例2~實施例4) 各實施例與實施例1基本相同，不同之處在于見表1。
[0026] 表 1
[0027](應(yīng)用例） 將實施例1~實施例4制得的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯分別加入到注射成型機注射塑 料標(biāo)準(zhǔn)試樣，并按國家標(biāo)準(zhǔn)對該標(biāo)準(zhǔn)試樣進行試驗測試其熱學(xué)性能、力學(xué)性能和阻燃性，測 試結(jié)果見表2。
【主權(quán)項】
1. 一種無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯的制備方法，其特征在于具有以下步驟： ① 按照下述配方分別稱取高抗沖聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、 磷酸酯、硼酸鋅、酚醛樹脂、潤滑劑以及穩(wěn)定劑待用； 高抗沖聚苯乙烯樹脂100份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物1~15份，無鹵復(fù)合阻 燃劑10~30份，潤滑劑0.2~2.5份，穩(wěn)定劑0.3~1.6份； 所述的無鹵復(fù)合阻燃劑由磷酸酯、硼酸鋅以及酚醛樹脂按照（10~20):1: (5~10)的重 量比組成;所述的磷酸酯為磷酸三苯酯或者磷酸二甲苯酯;所述的潤滑劑為蘇州興泰國光 化學(xué)助劑有限公司生產(chǎn)的商品代號為TAS-2A的光亮潤滑劑； ② 先將步驟①稱取的高抗沖聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、硼酸 鋅、酚醛樹脂、潤滑劑以及穩(wěn)定劑倒入高速混合機中混合，直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得物 料溫度升高至50°C~60°C，然后將磷酸酯倒入高速混合機中繼續(xù)混合lmin~2min，隨即出 料冷卻;高速混合機的工作轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘~1000轉(zhuǎn)/分鐘； ③ 將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng)水槽冷卻、 牽引進入切粒機造粒，即得到無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯;雙螺桿擠出機各區(qū)的溫度為 :T1= 120°C ~130°C，T2=130°C ~140°C，T3=140°C ~150°C，T4=150°C ~160°C，T5=160°C ~170°C，T6 =170°C ~180°C，T7=180°C ~190°C，Ts=170°C ~180°C，T，180°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯的制備方法，該無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯是由下述重量份的組分制成：高抗沖聚苯乙烯樹脂100份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物1～15份，無鹵復(fù)合阻燃劑10～30份，潤滑劑0.2～2.5份，穩(wěn)定劑0.3～1.6份；所述的無鹵復(fù)合阻燃劑由磷酸酯、硼酸鋅以及酚醛樹脂按照（10～20）∶1∶（5～10）的重量比組成，所述的磷酸酯為磷酸三苯酯或者磷酸二甲苯酯。本發(fā)明的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯在具有較好的阻燃性能的同時，綜合力學(xué)強度高、熔體流動性好、生產(chǎn)成本低、環(huán)保無毒的。
【IPC分類】C08L53/02, C08L61/06, C08L51/04, C08K5/523, C08K13/02, C08K3/38
【公開號】CN105504639
【申請?zhí)枴緾N201610073390
【發(fā)明人】周健, 王國軍, 楊菁菁, 徐亞平
【申請人】江蘇理工學(xué)院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2013年7月30日
【公告號】CN103421266A, CN103421266B