環境友好型阻燃改性hips液晶電視外殼及其製備方法
2023-08-05 20:08:36
環境友好型阻燃改性hips液晶電視外殼及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼及其製備方法，該阻燃改性HIPS液晶電視外殼不含多溴聯苯、多溴聯苯醚等有毒有害物質，滿足歐盟RoHS指令和REACH法規要求，阻燃性符合UL-94V-0級。本發明的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其由以下質量配比的原料製成：HIPS樹脂45～70份、GPPS樹脂5～30份、熱塑性丁苯橡膠SBS?5～10份、十溴二苯乙烷10～16份、三氧化二銻4～6份、礦物油3～7份、抗氧劑B215?0.2～0.5份、潤滑劑0.5～1.0份、炭黑0.9～1.5份。
【專利說明】環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種HIPS液晶電視外殼及其製備方法，更具體地說涉及一種環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼及其製備方法。
【背景技術】
[0002]合成樹脂是由採用可聚合單體通過化學方法合成的一類高分子聚合物，合成樹脂最重要的應用是製造塑料製品，此外還用於製造合成纖維、塗料、膠粘劑等的基礎原料。依據使用的單體不同，合成樹脂種類繁多，其中聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)稱為五大通用樹脂，是應用最為廣泛的合成樹脂材料。聚苯乙烯又稱通用聚苯乙烯(GPPS)，大規模工業化生產的GPPS是由苯乙烯單體通過自由基聚合而得到的線型聚合物。GPPS是非結晶熱塑性塑料，具有優異的透明性，玻璃化溫度Tg為100°C。與結晶熱塑性期料(如PE及PP)或含增塑劑的軟PVC相比，GPPS還具有較高的剛性，這是由於GPPS線型結構中的側基苯環具有較大的空間位阻效應，增大了分子的剛性，因此其具有優異的力學性能，如較高的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量。同樣由於GPPS線型結構中的側基苯環具有較大的空間位阻效應導致其改變鏈構象的能力變差，最終使其鏈柔性下降，採用GPPS樹脂製作的塑料製品衝擊強度極低，限制了在一些場合的應用。為了改善GPPS的脆性，通過在聚苯乙烯樹脂聚合過程中添加聚丁二烯橡膠的方法可以生產的一種抗衝擊的聚苯乙烯產品，稱之為高抗衝聚苯乙烯(HIPS)。現在，工業上主要採用連續本體溶液法生產HIPS樹脂，使添加的細粒徑橡膠顆粒通過枝接的方法把聚苯乙烯和橡膠顆粒連接在一起。當HIPS受到衝擊時，橡膠相可以作為應力集中物誘導產生銀紋，同時阻礙銀紋的進一步擴展，使抗衝擊性得到提高。HIPS具有極佳的性價t匕，性能與價格間可達到令人滿意的平衡。和GPPS相比，HIPS除具有優異的抗衝擊性能，還有較好的表面光澤性、拉伸強度、彎曲強度和一定的耐熱性。此外GPPS和HIPS最重要的特點是熔融時的熱穩定性和流動性非常好使其易成型加工，特別是注射成型容易，適合大量生產；成型收縮率小和成型品尺寸穩定性也好。上述特點決定了 HIPS樹脂適用於電子、電氣等領域，例如製作電視機外殼等。
[0003]HIPS同大多數聚合物一樣，分子結構`中只有C、H兩種元素，一旦與火焰接觸即被點燃，移開火源後仍能燃燒，放熱量大、發煙量大，並釋放有毒氣體。因此，將HIPS用於製造要求防火安全的電子、電氣產品時，必須進行阻燃處理。這是因為按照美國UL94中標準測試材料燃燒性能時，HIPS樹脂只能達到低級別的水平燃燒(HB)，這種級別材料能慢慢燃燒但不能自熄。對在電子、電氣工業中用途廣泛的HIPS樹脂，當作為電視機、複印機及其他商用設備等的機體材料時，美國及世界上很多國家規定用作電視機外殼的HIPS必須達到UL94V-0阻燃級，用作其他很多視聽設備的HIPS必須達到UL94V-2阻燃級。為改善和提高HIPS的阻燃性，常常需要加入滷系阻燃劑等功能助劑。HIPS常用的滷系阻燃劑如多溴聯苯(PBBs)、多溴聯苯醚(PBDEs)與氧化銻組成的協效系統，雖然能賦予HIPS塑料很高的氧指數與UL94阻燃級別V-O級，能滿足很多對火災安全要求嚴格場所的使用規範，但此系統受高熱及燃燒時不僅生煙量大，且產生有毒和腐蝕性氣體，同時對環境產生危害。至於阻燃劑的毒性.主要是20世紀80年代中期即已提出的二噁英(dioxin)問題，這是因為多溴聯苯、多溴二苯醚及其阻燃的聚合物在熱分解及燃燒時產生多溴代二苯並二噁烷(PBDD)及多溴代二苯並呋喃(PBDF)，這無疑是人們應當高度關注和亟待解決的問題。多溴聯苯和多溴聯苯醚均屬於持久性有機汙染物(POPs)，它在環境中的殘留周期長、難分解、不易揮發、易在生物以及人體脂肪中蓄積等缺點，對人體和環境產生持續危害。2009年5月，聯合國環境規劃署正式將六溴聯苯、四溴聯苯醚和五溴聯苯醚、六溴聯苯醚和七溴聯苯醚等增列入《斯德哥爾摩公約》。此外，歐盟通過立法制定了一系列法律文件，旨在限制有毒、有害化學物質的使用，例如歐盟頒布了一項強制性標準《關於限制在電子電器設備中使用某些有害成分的指令》(Restriction of Hazardous Substances,簡稱 RoHS 指令)，該標準已於 2006 年 7月I日開始正式實施，主要用於規範電子、電氣產品的材料及工藝標準，使之更加有利於人體健康及環境保護。該標準的目的在於消除電機電子產品中的鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯和多溴聯苯醚等6類物質。RoHS指令針對所有生產過程中以及原材料中可能含有上述六種有害物質的電氣、電子產品，主要包括電冰箱、洗衣機、電視接收機、IT產品、數碼產品、通信產品等以及電動工具、電動電子玩具、醫療電氣設備等。歐盟還於2006年12月13日完成並通過了《關於化學品註冊、評估、授權與限制的法規》(簡稱REACH法規)法律文本，REACH法規已於2007年6月I日起生效，2008年6月I日起進入實施。REACH法規是對歐盟市場上和進入歐盟市場的所有化學品強制要求註冊、評估和許可並實施安全監控，將歐盟市場上約3萬種化工產品和其下遊的紡織、輕工、製藥等500多萬種製成品全部納入註冊、評估、許可3個管理監控系統。該法規要求歐盟自己生產的、用於出口的和從國外進口的所有化工及其下遊製品都必須進行註冊並被許可後，才能在歐盟市場流通，目前REACH法規中規定的聞關注物質已達百種之多。
[0004]針對含多溴聯苯、多溴二苯醚阻燃劑的HIPS存在毒性的不足，人們嘗試採用無機阻燃劑如氫氧化鎂和氫氧化鋁等。氫氧化鎂、氫氧化鋁等無機阻燃劑只有大量添加在HIPS體系中才會具有一定的效果，但同時會帶來衝擊強度和流動性能急劇下降，給HIPS塑料製品的成型加工和使用造成影響。由於溴系阻燃劑阻燃效率高、用量少，對阻燃HIPS的性能影響小，仍是其主要的阻燃`劑品種，因此選擇和使用環保型溴系阻燃劑是非常重要的。美國雅保公司(Albemarle)為替代十溴二苯醚於20世紀90年代初開發成功了一個溴系阻燃劑新品種十溴二苯乙烷(DBDPE)。含有十溴二苯乙烷阻燃劑的阻燃HIPS阻燃效果好，在燃燒過程中不會產生多溴代二苯並二噁烷和多溴代二苯並呋喃等有害物質，因而完全符合歐盟對於溴系阻燃劑的相關規定，是目前使用的溴系阻燃劑十溴聯苯醚(DBDPO)最理想的替代品。在阻燃HIPS材料中使用十溴二苯乙烷阻燃劑雖然解決了阻燃和毒性問題，為使電視機外殼達到所要求的UL94V-0阻燃級別，往住所需的添加量較大，並將導致其難於全部在聚合物基體中均勻分散，結果使阻燃HIPS材料物理-機械性能下降，如衝擊強度、彎曲強度等指標以及影響電視機外殼的外觀質量。
[0005]綜上所述，如果繼續使用多溴聯苯、多溴聯苯醚與氧化銻組成的協效阻燃劑體系製作阻燃HIPS電視機外殼，將會對人體和環境產生持續的危害，同時也不符合歐盟RtjHS指令和REACH法規的要求；使用阻燃效果好和符合歐盟RtjHS指令和REACH法規的十溴二苯乙烷阻燃劑製作阻燃改性HIPS液晶電視外殼還存在力學性能和外觀質量不佳的缺點；現有製作阻燃改性HIPS液晶電視外殼的工藝仍需進行改進以滿足市場和環境保護的需要。因此開發一種不含多溴聯苯、多溴聯苯醚等有毒有害物質並滿足歐盟Rt5HS指令和REACH法規要求的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼及其製備方法成為為該行業的迫切需求。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是解決現有技術中存在的問題與不足，提供一種環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，該阻燃改性HIPS液晶電視外殼不含多溴聯苯、多溴聯苯醚等有毒有害物質，滿足歐盟RoHS指令和REACH法規要求，阻燃性符合UL-94V-0級。
[0007]同時本發明還提供了該環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼的製備方法，阻燃改性HIPS材料製備過程中由於採用了顏料預浸潤、研磨以及顏料和助劑預先製備母料的方法，使得阻燃改性HIPS液晶電視外殼色澤均勻、表面光澤度提高、成品率得以提高並且產品性能穩定；同時生產環境得到改善、從業人員的身心健康得到保護。
[0008]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0009]本發明的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其由以下質量配比的原料制
成:
[0010]
[0011]
【權利要求】
1.一種環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其特徵在於由以下質量配比的原料製成:HIPS樹脂45~70份GPPS樹脂5~30份熱塑性丁苯橡膠SBS5~IO份十溴二苯乙烷10~16份
三氧化二銻4~6份
礦物油3~7份抗氧劑B2150.2~0.5份潤滑劑0.5~1.0份炭黑0.9~1.5份D
2.根據權利要求1所述的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其特徵在於所述的HIPS樹脂為含接枝聚丁二烯橡膠質量分數6~8%、熔體流動速率MFR為4~8g/10min不同品種的一種或其組合。
3.根據權利要求1所述的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其特徵在於所述的GPPS樹脂熔體流動速率MFR為8~12g/10min不同品種的一種或其組合。
4.根據權利要求1所述的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其特徵在於所述的熱塑性丁苯橡膠SBS為硬段即聚苯乙烯PS —軟段即聚丁二烯PB —硬段即聚苯乙烯PS三嵌段共聚物中的不同品種的一種或其組合，SBS組成中苯乙烯/ 丁二烯即S/B質量比為 20/80 ~40/60，熔體流動速率 MFR 為 0.1 ~2.0g/10min。
5.根據權利要求1所述的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其特徵在於所述的三氧化二銻為超細高純三氧化二銻，三氧化二銻中質量百分比含量56203 ^ 99.9%,As2O3 ( 0.02%, PbO ( 0.02%，平均粒徑≤ 1.0ym0
6.根據權利要求1所述的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其特徵在於所述的礦物油為高粘度石蠟油、高粘度環烷烴油中一種或其組合，其100°c運動粘度為9~15mm2/So
7.根據權利要求1所述的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其特徵在於所述的潤滑劑為硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酸醯胺、聚乙烯蠟中的一種或其組合。
8.根據權利要求1所述的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼，其特徵在於所述的炭黑為採用溼法工藝或幹法工藝生產的原態粒子≤25nm、著色強度> 100%的不同品種的一種或其組合。
9.如權利要求1~8任一所述的環境友好型阻燃改性HIPS液晶電視外殼的製備方法，其特徵在於包括有以下步驟: 功能助劑母料製備:①按比例準確稱量炭黑顏料和礦物油後放入容器於室溫下浸泡40~48h，使炭黑顏料預浸潤；②在輥溫為35~45°C三輥研磨機中加入炭黑顏料和礦物油的混合物研磨3~5次形成炭黑色漿，利用刮板細度計控制色漿中的炭黑顆粒尺寸(IOym;③在高速混合機中加入熱塑性丁苯橡膠、十溴二苯乙烷、超細高純三氧化二銻、抗氧劑B215、潤滑劑和炭黑色漿，啟動高速混合機中在轉速500rpm以下的低速條件下攪拌2min，然後啟動轉速在1000rpm以上高速條件混合4~IOmin後排料至雙螺杆擠出機；④採用平行雙螺杆擠出機通過風冷磨麵熱切方式造粒，粒料經過3級旋風分離器冷卻後再通過振動篩進一步分離後進入功能助劑母料料倉；其中雙螺杆擠出機造粒成型控制條件:1區溫度120±10°C，2區溫度135±10°C，3區溫度150±10°C，4區溫度160± 10°C，5區溫度150±10°C，機頭溫度 135±5°C ； 阻燃改性HIPS粒料製備:①按要求稱取HIPS、GPPS和功能助劑母料加入臥式塑料混合機中混合3~6min後排料至雙螺杆擠出機將混合均勻的HIPS、GPPS和功能助劑母料加入雙螺杆擠出機，物料經過雙螺杆擠出機的強剪切作用使配方中的樹脂和助劑混合分散均勻，熔體從擠出機機頭擠出分成數條，通過水槽冷卻、鼓風乾燥，最後由切粒機得到阻燃改性HIPS粒料，其中雙螺杆擠出機造粒成型控制條件:1區溫度180±10°C，2區溫度 185±10°C，3 區溫度 190±10°C，4 區溫度 190± 10°C，5 區溫度 195±10°C，6 區溫度195±10°C，7區溫度195±10°C，8區溫度195±10°C，9區溫度190± 10°C，機頭溫度190±10°C ； 阻燃改性HIPS液晶電視外殼注射成型:①原料乾燥工藝:溫度70±5°C時間3±lh ；②注射成型溫度:1區溫度230±10°C，2區溫度230±10°C，3區溫度220± 10°C，4區溫度210±10°C，5區溫度200±10°C，6區溫度190± 10°C，噴嘴溫度180± 10°C，熱流道溫度為230±10°C，模 具溫度50±5°C ;③注射壓力:130±10MPa 注射成型周期:90±5s。
【文檔編號】B29C47/92GK103819865SQ201410083104
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】張軍, 田挺勝, 徐國忠, 劉濤, 錢建培, 楊雙, 柴瑞丹 申請人:南京工業大學, 南京華格電汽塑業有限公司