一种具有反射太阳光谱改性苯乙烯类功能材料及其制备方法技术

技术编号:19355871 阅读:30 留言:0更新日期:2018-11-07 19:09
本发明专利技术公开了一种具有反射太阳光谱改性苯乙烯类功能材料及其制备方法,该功能材料具有许多功能,如其环境友好、力学性能优异、阻燃性能、耐紫外光辐照性能稳定,尤其是其优异的反射太阳能性能使其显著的降温作用。同时如果在苯乙烯类树脂体系中加入十溴二苯乙烷与三氧化二锑组成的阻燃‑协效剂,同时加入二氧化钛,在保证阻燃性的条件下,可以进一步提高苯乙烯类树脂的太阳光谱反射率和降温性能。本发明专利技术意外发现了十溴二苯乙烷或三氧化二锑或其组合的新用途,提供了十溴二苯乙烷、三氧化二锑或其组合在提高苯乙烯类树脂材料中反射太阳光谱及降温性能中的应用。

Modified styrene functional material with reflecting solar spectrum and preparation method thereof

The invention discloses a functional material of styrene modified by reflective solar spectrum and a preparation method. The functional material has many functions, such as environmental friendliness, excellent mechanical properties, flame retardant performance, stable performance of ultraviolet radiation resistance, especially its excellent reflective solar energy performance, which makes it remarkable cooling effect. At the same time, if the flame retardant synergist composed of decabromodiphenylethane and antimony trioxide is added to the styrene resin system, and titanium dioxide is added at the same time, the solar spectral reflectance and cooling performance of the styrene resin can be further improved under the condition of ensuring the flame retardancy. The invention unexpectedly discovers a new use of decabromodiphenylethane or antimony trioxide or its combination, and provides the application of decabromodiphenylethane, antimony trioxide or their combination in improving the reflective solar spectrum and cooling performance of styrene resin materials.

【技术实现步骤摘要】
一种具有反射太阳光谱改性苯乙烯类功能材料及其制备方法
本专利技术涉及一种功能型聚合物材料及其制备方法,更具体地说涉及一种具有反射太阳光谱改性苯乙烯类功能材料及制备方法。
技术介绍
苯乙烯类树脂,由指以苯乙烯为单体进行均聚反应或以苯乙烯为主与其他不饱和单体进行共聚反应所制得的聚合物,通常包括苯乙烯均聚物和以苯乙烯为主要成分的共聚物在内的一大类树脂的总称。工业上主要商品化的苯乙烯类树脂包括聚苯乙烯树脂(PS)、高抗冲聚苯乙烯树脂(HIPS)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物(MS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物(ASA)树脂等。苯乙烯类树脂由于具有较好的力学性能(较高的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度等)、耐热性能(较高热变形温度)、表面光泽度好、表面硬度较高、优异的加工成型性能以及极佳的性价比,可广泛应用于电子、家电、机械、汽车、包装和日用品等领域。例如PS树脂是一种无毒、无臭、无色的透明材料,具有极高的透明度,唯一的缺点是耐冲击性能不佳;PS树脂的透光率可达90%以上,电绝缘性能好,易着色,加工流动性好,刚性好及耐化学腐蚀性好等。针对PS冲击性能低,采用顺丁橡胶接枝PS的方法制备了HIPS树脂;HIPS树脂基本保留PS的性能,同时抗冲击性能得到改善,进一步扩大了PS的应用领域。再比如ABS树脂是苯乙烯类树脂中综合性能较好的树脂之一,ABS树脂独特的性能使其既可以作为通用塑料使用,也可以作为工程塑料使用,是一种用途极广泛的热塑性塑料。ABS树脂结构中三种单体分别赋予其不同的性能:其中由单体丁二烯聚合得到的顺式-1,4-聚丁二烯(顺丁橡胶)其玻璃化转化温度低达-95℃,使ABS具有优异的抗冲击韧性和耐低温性能;由单体苯乙烯得到的聚苯乙烯赋予ABS树脂良好的加工性能和刚性;而由单体丙烯腈聚合分别得到的聚丙烯腈则赋予ABS树脂优异表面光泽性和耐溶剂性能。此外由单体苯乙烯和丙烯腈聚合分别得到的聚苯乙烯和聚丙烯腈,其玻璃化转化温度分别约100℃和123℃,使得ABS树脂具有一定的耐热性能。此外尽管ABS树脂具有一系列优点。针对ABS树脂结构中主链上聚丁二烯橡胶存在的双键在氧气、紫外光辐射以及受热的情况下容易被氧化和交联,聚丁二烯橡胶老化后从而导致冲击强度的下降和褪色等不足,并保持ABS树脂的其他特点,ASA树脂被设计在需要耐紫外线等特殊场合取代ABS树脂。商品化的ASA树脂生产工艺比较复杂,首先是采用乳液聚合的方法合成聚丙烯酸丁酯橡胶(PBA),这一过程得到橡胶其粒径约为100~200nm。由于ASA树脂的抗冲击性能与聚丙烯酸丁酯橡胶的粒径有关,第二步是利用第一步得到聚丙烯酸丁酯橡作为种子,进行种子乳液聚合得到更大粒径的聚丙烯酸丁酯橡胶,这一过程得到橡胶其粒径约为400~500nm。第三步是以大粒径的聚丙烯酸丁酯橡胶为核,加入单体丙烯腈、苯乙烯进行接枝共聚合,得到丙烯腈-苯乙烯为壳的核-壳结构ASA高胶粉,这种ASA高胶粉中聚丙烯酸丁酯橡胶可以高达60wt%以上,因而具有优异抗冲击性能。最后则是利用ASA高胶粉与SAN树脂、助剂等共混,制得具有特殊复杂结构和性能优良的ASA树脂。聚丙烯酸丁酯橡胶由于其主链结构中不含有双键,耐候性能非常好;聚丙烯酸丁酯橡胶玻璃化转化温度低至-45℃,同样可以赋予ASA树脂优异的耐低温性能。因此,ASA树脂具有优异的耐候性能、耐低温性能、耐高温性能,良好的加工性能、尺寸稳定性、表面光泽度和耐溶剂性能,一定的强度和刚度。ASA树脂上述独特的性能,使得其在户外长期使用具有明显的优势,尤其是取代ABS树脂在户外使用的产品。公开号为CN104231509A的中国专利公开了一种环境友好型改性ASA异型材基站天线外罩,该改性ASA异型材基站天线外罩具有多功能性,其环境友好,力学性能优异,高耐热,介电性能优良,耐紫外光辐照性能优良且导热系数较低等优点,从材料的选择、配方设计和生产过程环保无污染,产品满足欧盟RoHS指令和REACH法规要求,可以满足现代移动通信的多媒体传输和通信要求的大尺寸基站天线外罩。众所周知,太阳电磁辐射中99.9%的能量集中在红外区、可见光区和紫外区。太阳辐射通过大气,一部分到达地面,称为直接太阳辐射;另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。太阳辐射通过大气后,其强度和光谱能量分布都发生变化。在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为295nm~2500nm。小于295nm和大于2500nm波长的太阳辐射,因地球大气中臭氧、水气和其他大气分子的强烈吸收,不能到达地面。到达地面的太阳辐射主要分布在紫外区、可见光区和红外区,其中红外区占太阳辐射总能量中最多,约52%;其次是可见光区,占太阳辐射总能量的约43%;紫外区占太阳辐射总能量的比例最小,约5%。太阳能是一种绿色可再生能源,具有普遍性、无害性、长久性等优点。太阳能作为绿色能源,除了其有益性以外,有时也会带给人类生活不便的另一面。例如,在夏季天气较为晴朗的情况下,强烈的太阳辐射直接导致夏季炎热的天气,这给室外和室内人们的工作、学习和生活均造成影响。为此,在炎热的夏季人们,需要使用空调、风扇等降温设备。大量使用降温设备会消耗大量能源,给人类的可持续发展带来威胁和挑战。为了应对这种现况,研究人员不断探索新型功能材料,例如太阳光谱全反射材料、太阳光谱选择性吸收材料、太阳光谱选择性透过材料等。其中的太阳光谱全反射材料的制备原理,就是利用聚合物-无机复合材料中无机粒子具有非常强的反射太阳光谱作用实现聚合物-无机复合材料降温作用。换句话说,如果在建筑物的外墙或屋顶铺设这种聚合物-无机复合材料,能够有效地反射太阳光谱,避免了因太阳光谱辐照而引起的室内环境温度升高,减少空调、风扇等降温设备的使用达到节约能源的目的。除此之外,这种聚合物-无机复合材料在建筑领域使用时,还应该具有阻燃性能、疏水和自清洁功能。因此需要研发一种新的环境友好、耐紫外光辐照性能(耐候性)优良、阻燃、疏水自洁功能和具有太阳能反射降温等多功能材料和相应的制备方法以满足工程材料日益发展的需要。目前为了提高聚合物-无机复合材料对太阳光谱的反射性能,主要通过添加二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)等无机非金属反射太阳光谱实现降温功能。此外,由于苯乙烯类树脂中结构中主要由C、H、O和少量N元素构成,其自身不具有阻燃性。工程上为了解决苯乙烯类树脂(包括ABS、ASA、SAN、PS、HIPS等树脂)的阻燃性,满足实际工程需要,早期通过添加阻燃剂十溴联苯醚和阻燃协效剂三氧化二锑(Sb2O3)来实现。随着欧盟RoHS指令中限制使用铅、汞、镉、六价铬等重金属以及多溴联苯、多溴二苯醚等有毒有害物质,取而代之的是使用十溴二苯乙烷与三氧化二锑组成的阻燃-协效剂体系实现对苯乙烯类树脂的阻燃。基于十溴二苯乙烷与三氧化二锑组成的阻燃-协效剂的基本性质和用途,其十溴二苯乙烷或三氧化二锑或其组合无法与反射太阳光谱并实现其降温功能联系在一起,现有技术中也从没有报道,也没有人研究使用十溴二苯乙烷或三氧化二锑甚至其组合来改性苯乙烯类功能材料可以得到具有反射太阳光谱并实现其降温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种十溴二苯乙烷、三氧化二锑或其组合在提高苯乙烯类树脂材料中反射太阳光谱及降温性能中的应用。

【技术特征摘要】
1.一种十溴二苯乙烷、三氧化二锑或其组合在提高苯乙烯类树脂材料中反射太阳光谱及降温性能中的应用。2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于所述的苯乙烯类树脂为PS、HIPS、SAN、MS、ABS、MBS、ASA树脂中的一种或其组合。3.一种具有反射太阳光谱改性苯乙烯类功能材料,其特征在于由以下质量配比的原料制成:4.一种具有反射太阳光谱改性苯乙烯类功能材料,其特征在于由以下质量配比的原料制成:5.根据权利要求3或4所述的功能材料,其特征在于所述的苯乙烯类树脂为PS、HIPS、SAN、MS、ABS、MBS、ASA树脂中的一种或其组合。6.根据权利要求5所述的功能材料,其特征在于所述的ASA树脂是采用具有核-壳结构的ASA高胶粉与苯乙烯-丙烯腈无规共聚物共混制得,其熔体流动速率2.0~3.0g/10min,测试条件:温度220℃、负荷10千克;所述的ABS树脂是采用具有核-壳结构的ABS高胶粉与苯乙烯-丙烯腈无规共聚物共混制得,其熔体流动速率2.0~3.0g/10min,测试条件:温度220℃、负荷10千克;所述的SAN树脂是苯乙烯-丙烯腈无规共聚物,其中两种单体的质量比为苯乙烯:丙烯腈=75:25,其熔体流动速率1.0~3.0g/10min,测试条件:温度200℃、负荷5千克;所述的HIPS是采用顺丁橡胶接枝PS的方法制备的HIPS树脂,其中顺丁橡胶含量5~10wt%,其熔体流动速率2.0~3.0g/10min,测试条件:温度200℃、负荷5千克。7.根据权利要求6所述的功能材料,其特征在于所述的核-壳结构ASA高胶粉是以60wt%聚丙烯酸丁酯橡胶为核、40wt%苯乙烯-丙烯腈无规共聚物为壳组成的共聚物,其壳层结构中两种单体的质量比为苯乙烯:丙烯腈=75:25;所述的核-壳结构ABS高胶粉是以60wt%聚丁二烯橡胶为核、40wt%苯乙烯-丙烯腈无规共聚物为壳组成的共聚物,其壳层结构中两种单体的质量比为苯乙烯:丙烯腈=75:25。8.根据权利要求3或4所述的功能材料,其特征在于所述的三氧化二锑为表面改性三氧化二锑,其纯度≥99.8%、且粒径的最可几分布为0.5μm和1.0μm二种三氧化二锑的组合,通过溶液接枝-乳液共聚合反应在三氧化二锑表面化学接枝PS树脂或SAN树脂,其中接枝PS树脂或SAN树脂含量2~5wt%,接枝SAN树脂时两种单体的质量比为苯乙烯:丙烯腈=75:25,三氧化二锑的用量为2.5~6份。9.根据权利要求3或4所述的功能材料,其特征在于所述的十溴二苯乙烷纯度≥99%、且粒径的最可几分布为1.5μm和2.0μm二种的组合;十溴二苯乙烷的用量为5~15份。10.根据权利要求3或4所述的功能材料,其特征在于所述的硬脂酸盐是硬脂酸锌分别与硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸镁中一种或其组合;所述的二氧化钛为采用二氧化硅表面包覆的金红石型二氧化钛,二氧化钛的质量含量为98%,其粒径的最可几分布0.5μm和2.0μm二种粒子,其用量为1-5份。11.根据权利要求10所述的功能材料,其特征在于所述的硬脂酸盐为硬脂酸锌和硬脂酸镁的组合。12.根据权利要求3或4所述的功能材料,其特征在于所述的表面改性聚四氟乙烯是数均分子量为4.5×106、粒径为400~500μm的超高分子量聚四氟乙烯,通过乳液聚合的方法在其表面包覆PS或SAN树脂,其中超高分子量聚四氟乙烯质量含量70wt%、PS或SAN树脂质量含量30wt%,SAN...

【专利技术属性】
技术研发人员:张军戚燕俐孙颢瑄黄雯昕柴瑞丹朱文强包建宁陈浩徐国忠
申请(专利权)人:南京工业大学南京华格电汽塑业有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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