一種耐候阻燃抗衝擊聚苯乙烯材料及製備方法

2023-05-21 08:57:06 2

專利名稱：一種耐候阻燃抗衝擊聚苯乙烯材料及製備方法
技術領域：
本發明屬於高分子改性技術領域和加工技術領域，涉及一種聚苯乙烯材料及製備方法。
背景技術：
聚苯乙烯樹脂是廣泛應用的合成樹脂之一，通常聚苯乙烯的製品具有極高的透明度，透光率可達90%以上，電絕緣性能好，易著色，加工流動性好，剛性好及耐化學腐蝕性好，價格低廉等有點，但是普通的聚苯乙烯材料存在許多不足之處，如脆性、衝擊強度低、易出現開裂，阻燃防火性差，耐候性不好、熱變形溫度低等，這些缺點都大大限制了聚苯乙烯的應用範圍。目前，為了解決聚苯乙烯材料存在的不足，主要採用其與橡膠共混或其他樹脂共聚的方法進行改善衝擊韌性，但同時大大降低了剛性，並增加成本。中國CN 102115571A採用高抗衝聚苯乙烯樹脂和增韌劑來增加衝擊強度，雖然衝擊強度提高，但成本太大，不利於工業化。中國CN 101835827A利用膨脹劑和阻燃粘結劑的組合來克服聚苯乙烯材料易燃性，但大大降低了材料的強度和韌性，並增加了材料成型的困難。

發明內容
本發明的目的就在於為了解決上述問題而提供一種耐候阻燃抗衝擊聚苯乙烯材料及製備方法。本發明提供的耐候阻燃抗衝擊聚苯乙烯材料衝擊強度和拉伸強度很大、阻燃防火性好、耐候熱變形溫度高、性能穩定、加工工藝簡單等優點。本發明是通過以下技術方案實現上述目的的:
本發明的耐候阻燃抗衝擊聚苯乙烯材料是以聚苯乙烯樹脂為基本原料，並添加增韌劑、填料、抗氧劑、光穩定劑、阻燃劑、阻燃增效劑和潤滑劑加工而成。—種聚苯乙烯材料，由包含以下重量份的組分製成:聚苯乙烯樹脂 100份，增韌劑20 35份，填料8 25份，抗氧劑I 2.8份，光穩定劑 0.2 1.0份，阻燃劑8 15份，阻燃增效劑 I 6份，潤滑劑2.5 4份。所述的增韌劑選自丁腈橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或三元乙丙橡膠。所述的填料選自納米碳酸鈣、納米硫酸鋇或納米二氧化鈦。所述的納米填料的平均粒徑為40 70nm。所述的抗氧劑選自N-環己基乙醇胺、硫代二丙酸十八酯、[β-(3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁苯基)丁烷中的任意兩種。所述的光穩定劑選自亞磷酸三(I，2，2，6，6-五甲基哌啶)酯、水楊酸_4_叔丁基苯酯或2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮。所述的阻燃劑選自三聚氰胺氰脲酸鹽、三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺八鑰酸鹽、三聚氰胺硼酸鹽或包覆聚磷酸胺中的一種或一種以上。所述的包覆聚磷酸銨選自密胺-甲醒包覆聚磷酸銨、環氧樹脂包覆聚磷酸銨、不飽和樹脂包覆聚磷酸銨或聚氨酯彈性體包覆聚磷酸銨。所述的阻燃增效劑選自氧化鎂、硼酸鋅、三氧化二銻或氧化鑰。所述的潤滑劑選自硬脂酸鈣、硬脂酸鋅或脂肪酸醯胺。一種上述聚苯乙烯材料的製備方法，其包括以下步驟:(I)將聚苯乙烯樹脂100份、增韌劑20 35份、填料8 25份、抗氧劑I 2.8份、光穩定劑0.2 1.0份、阻燃劑8 15份、阻燃增效劑I 6份、潤滑劑2.5 4份按比例稱取置於反應釜中，在80 100°C、常壓下攪拌混合30 45min ；(2)混合後將物料放到直徑46 62mm的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為32 40，轉速為55 80r/min，料筒分段溫度為:160 180°C、180 200°C、200 220°C，機頭溫度185 205 °C ；(3)造粒後 將粒料在80 90°C下乾燥1.5 2.5小時後注塑成型，注塑溫度190 210°C，模具溫度60 80°C，注塑成型壓力在8.5 IL 6MPa，注塑時間為15 30秒，冷卻時間為30 45秒，得聚苯乙烯塑料件。本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:1、本發明所提供的耐候阻燃抗衝擊聚苯乙烯材料強度高且韌性好、耐衝擊、阻燃性好、耐候性能高、熱變形溫度高，在一些領域可代替工程塑料。2、本發明所提供的耐候阻燃抗衝擊聚苯乙烯材料，解決了目前聚苯乙烯材料的許多不足，易成型加工，可廣泛應用於家用電器、儀器儀表、辦公設備、汽車零件、日用器具及包裝材料等，使生產成本降低，擴大了聚苯乙烯材料的市場應用前景。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對如上所述的耐候阻燃抗衝擊聚苯乙烯材料作進一步詳細的說明。實施例中採用GB (國標)測定材料的各項性能，如無特別說明，組分的份數均為重
量份數。實施例1(I)稱取聚苯乙烯樹脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物24份、納米碳酸鈣8份(平均粒徑為60nm)、N_環己基乙醇胺0.8份和[β - (3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6份、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮0.5份、環氧樹脂包覆聚磷酸銨6份和三聚氰胺氰脲酸鹽4份、硼酸鋅I份、硬脂酸鈣2.8份置於反應釜中，在85°C、常壓下攪拌混合 40min ；(2)混合後將物料放到直徑54_的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為35，轉速為65r/min，料筒分段溫度為:170 180°C、190 200°C、200 210°C，機頭溫度195 200 0C ；(3)造粒後將粒料在85°C下乾燥2小時後注塑成型，注塑溫度200 205°C，模具溫度65 70°C，注塑成型壓力在9.5MPa，注塑時間為20秒，冷卻時間為35秒，得聚苯乙烯塑料件。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列於表I中。實施例2(I)稱取聚苯乙烯樹脂100份、三元乙丙橡膠20份、納米二氧化鈦15份(平均粒徑為50nm)、硫代二丙酸十八酯1.0份和[β - (3, 5 二叔丁基4-輕基-苯基)丙酸]季戍四醇酯0.5份、亞磷酸三(1，2，2，6，6_五甲基哌啶)酯0.2份、聚氨酯彈性體包覆聚磷酸銨5份和三聚氰胺氰脲酸鹽3份、三氧化二銻2份、硬脂酸鋅2.5份置於反應釜中，在90°C、常壓下攪拌混合35min ；(2)混合後將物料放到直徑46mm的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為32，轉速為80r/min，料筒分段溫度為:165 175°C、180 190°C、200 210°C，機頭溫度190 195 0C ；(3)造粒後將粒料在80°C下乾燥2.5小時後注塑成型，注塑溫度195 200°C，模具溫度60 65°C，注塑成型壓力在8.5MPa，注塑時間為15秒，冷卻時間為30秒，得聚苯乙烯塑料件。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列於表I中。實施例3
(I)稱取聚苯乙烯樹脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物32份、納米硫酸鋇25份(平均粒徑為55nm)、硫代二丙酸二月桂酯0.6份和I，I，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁苯基)丁烷0.4份、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮0.6份、環氧樹脂包覆聚磷酸銨6份和三聚氰胺八鑰酸鹽6份、氧化鑰4份、硬脂酸鈣3.5份置於反應釜中，在80°C、常壓下攪拌混合45min ；(2)混合後將物料放到直徑62mm的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為40，轉速為55r/min，料筒分段溫度為:160 170°C、180 190°C、205 215°C，機頭溫度185 190 0C ；(3)造粒後將粒料在85°C下乾燥2小時後注塑成型，注塑溫度190 195°C，模具溫度70 75°C，注塑成型壓力在10.5MPa，注塑時間為20秒，冷卻時間為40秒，得聚苯乙烯塑料件。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列於表I中。實施例4(I)稱取聚苯乙烯樹脂100份、丁腈橡膠28份、納米碳酸鈣20份(平均粒徑為6011!11)、^環己基乙醇胺1.6份和[β-(3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯
1.2份、水楊酸-4-叔丁基苯酯1.0份、密胺-甲醛包覆聚磷酸銨7份和三聚氰胺硼酸鹽5份、三氧化二銻6份、脂肪酸醯胺4.0份置於反應釜中，在100°C、常壓下攪拌混合30min ；(2)混合後將物料放到直徑54mm的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為35，轉速為65r/min，料筒分段溫度為:170 180°C、190 200°C、205 215°C，機頭溫度200 205 °C ；(3)造粒後將粒料在90°C下乾燥1.5小時後注塑成型，注塑溫度205 210°C，模具溫度75 80°C，注塑成型壓力在11.6MPa，注塑時間為25秒，冷卻時間為45秒，得聚苯乙烯塑料件。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列於表I中。實施例5(I)稱取聚苯乙烯樹脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物35份、納米硫酸鋇22份(平均粒徑為55nm)、硫代二丙酸十八酯1.2份和[β - (3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6份、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮0.8份、環氧樹脂包覆聚磷酸銨9份和三聚氰胺氰脲酸鹽6份、氧化鑰5份、脂肪酸醯胺3.2份置於反應釜中，在90°C、常壓下攪拌混合35min ；(2)混合後將物料放到直徑46mm的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為32，轉速為80r/min，料筒分段溫度為:165 175°C、185 195°C、210 220°C，機頭溫度195 200 0C ；(3)造粒後將粒料在85°C下乾燥2小時後注塑成型，注塑溫度200 205°C，模具溫度70 75°C，注塑成型壓力在10.0MPa，注塑時間為30秒，冷卻時間為40秒，得聚苯乙烯塑料件。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列於表I中。比較例I不添加填料，其餘同實施例3步驟。稱取聚苯乙烯樹脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物32份、硫 代二丙酸二月桂酯0.6份和1，1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁苯基)丁烷0.4份、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮0.6份、環氧樹脂包覆聚磷酸銨6份和三聚氰胺八鑰酸鹽6份、氧化鑰4份、硬脂酸鈣3.5份置於反應釜中，在80°C、常壓下攪拌混合45min ;將混合後的物料放到直徑62mm的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為40，轉速為55r/min，料筒分段溫度為:160 170°C、180 190°C、205 215°C，機頭溫度185 190°C;造粒後將粒料在85 °C下乾燥2小時後注塑成型，注塑溫度190 195 °C，模具溫度70 75°C，注塑成型壓力在10.5MPa，注塑時間為20秒，冷卻時間為40秒，得聚苯乙烯塑料件。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列於表I中。比較例2不添加抗氧劑和光穩定劑，其餘同實施例4步驟。稱取聚苯乙烯樹脂100份、丁腈橡膠28份、納米碳酸鈣20份(平均粒徑為60nm)、密胺-甲醛包覆聚磷酸銨7份和三聚氰胺硼酸鹽5份、三氧化二銻6份、脂肪酸醯胺4.0份置於反應釜中，在10(TC、常壓下攪拌混合30min ;將混合後的物料放到直徑54mm的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為35，轉速為65r/min,料筒分段溫度為:170 180°C、190 200°C、205 215°C，機頭溫度200 205°C ；造粒後將粒料在90°C下乾燥1.5小時後注塑成型，注塑溫度205 210°C，模具溫度75 80°C，注塑成型壓力在11.6MPa，注塑時間為25秒，冷卻時間為45秒，得聚苯乙烯塑料件。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列於表I中。比較例3不添加阻燃劑，其餘同實施例5步驟。稱取聚苯乙烯樹脂100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物35份、納米硫酸鋇22份(平均粒徑為55nm)、硫代二丙酸十八酯1.2份和[β-(3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6份、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮0.8份、氧化鑰5份、脂肪酸醯胺3.2份置於反應釜中，在90°C、常壓下攪拌混合35min ;將混合後的物料放到直徑46mm的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為32，轉速為80r/min，料筒分段溫度為:165 175°C、185 195°C、210 220°C，機頭溫度195 200°C;造粒後將粒料在85°C下乾燥2小時後注塑成型，注塑溫度200 205°C，模具溫度70 75°C，注塑成型壓力在10.0MPa，注塑時間為30秒，冷卻時間為40秒，得聚苯乙烯塑料件。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列於表I中。表權利要求
1.一種聚苯乙烯材料，其特徵在於:由包含以下重量份的組分製成: 聚苯乙烯樹脂100份， 增韌劑20 35份， 填料8 25份， 抗氧劑I 2.8份， 光穩定劑 0.2 1.0份， 阻燃劑8 15份， 阻燃增效劑 I 6份， 潤滑劑2.5 4份。
2.根據權利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特徵在於:所述的增韌劑選自丁腈橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或三元乙丙橡膠。
3.根據權利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特徵在於:所述的填料選自納米碳酸鈣、納米硫酸鋇或納米二氧化鈦。
4.根據權利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特徵在於:所述的納米填料的平均粒徑為40 70nm。
5.根據權利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特徵在於:所述的抗氧劑選自N-環己基乙醇胺、硫代二丙酸十八酯、[β-(3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁苯基)丁烷中的任意兩種。
6.根據權利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特徵在於:所述的光穩定劑選自亞磷酸三(1，2，2，6，6_五甲基哌啶)酯、水楊酸-4-叔丁基苯酯或2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮。
7.根據權利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特徵在於:所述的阻燃劑選自三聚氰胺氰脲酸鹽、三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺八鑰酸鹽、三聚氰胺硼酸鹽或包覆聚磷酸胺中的一種或一種以上。
8.根據權利要求7所述的聚苯乙烯材料，其特徵在於:所述的包覆聚磷酸銨選自密胺-甲醛包覆聚磷酸銨、環氧樹脂包覆聚磷酸銨、不飽和樹脂包覆聚磷酸銨或聚氨酯彈性體包覆聚磷酸銨。
9.根據權利要求1所述的聚苯乙烯材料，其特徵在於:所述的阻燃增效劑選自氧化鎂、硼酸鋅、三氧化二銻或氧化鑰； 或所述的潤滑劑選自硬脂酸鈣、硬脂酸鋅或脂肪酸醯胺。
10.一種上述權利要求1-9中任一所述的聚苯乙烯材料的製備方法，其特徵在於:包括以下步驟: (1)將聚苯乙烯樹脂100份、增韌劑20 35份、填料8 25份、抗氧劑I 2.8份、光穩定劑0.2 1.0份、阻燃劑8 15份、阻燃增效劑I 6份、潤滑劑2.5 4份按比例稱取置於反應釜中，在80 100°C、常壓下攪拌混合30 45min ； (2)混合後將物料放到直徑46 62mm的螺杆擠出機中造粒，螺杆長徑比為32 40，轉速為55 80r/min，料筒分段溫度為:160 180°C、180 200°C、200 220°C，機頭溫度 185 205 ； (3)造粒後將粒料在80 90°C下乾燥1.5 2.5小時後注塑成型，注塑溫度190 210°C，模具溫度60 80°C，注塑成型壓力在8.5 11.6MPa，注塑時間為15 30秒，冷卻時間為30 45秒 ，得聚苯乙烯塑料件。
全文摘要
本發明屬於高分子材料改性和加工技術領域，涉及一種聚苯乙烯材料及製備方法，該聚苯乙烯材料由包括重量份的組分製成聚苯乙烯樹脂100份、增韌劑20～35份、填料8～25份、抗氧劑1～2.8份、光穩定劑0.2～1.0份、阻燃劑8～15份、阻燃增效劑1～6份、潤滑劑2.5～4份。本發明所提供的耐候阻燃抗衝擊聚苯乙烯材料具有較高的衝擊強度、較高的拉伸強度、耐候阻燃性好、易加工、性能穩定、使用壽命長，從而擴大了聚苯乙烯材料的應用範圍，在一些領域可以代替工程塑料，用於電器和機械零件，有廣大的市場應用前景。
文檔編號C08K3/30GK103146090SQ201110403048
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者郭學林 申請人:滁州格美特科技有限公司