一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用，所述阻燃聚苯乙烯复合材料以重量份计包括如下组分：聚苯乙烯树脂60～80份、苯乙烯‑马来酸酐共聚物2～15份、乙烯基聚合物5～20份、环氧类增塑剂0.1～8份、有机过氧化物0.01～2份、磷系阻燃剂5～15份和无机复合粒子20～40份；所述无机复合粒子为二氧化硅包覆金属氧化物复合粒子。组分之间协同复配，在聚合物基体中形成致密的交联网络，改善了复合材料的柔韧性、可塑性和强度；磷系阻燃剂和无机复合粒子协同增效，在提高阻燃性和导热性的同时，还赋予材料更好的力学性能，使所述阻燃聚苯乙烯复合材料在阻燃性、导热性、加工性和机械性能方面取得良好的平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于聚合物材料
，具体涉及一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
聚苯乙烯(Polystyrene，PS)是通用塑料，具有良好的加工性、尺寸稳定性、低吸水性和电绝缘性能，被广泛应用于电子产品、家用电器、工业设备、汽车部件和建筑材料中。近年来，随着电子产业的不断发展，电子产品、家用电器等逐渐面向集成化、小型化、轻薄化和多功能化发展，电子元件的组装密度增大，单位面积的发热量上升，对材料的散热性能提出了更高的要求。因此，电子元件的散热问题成为影响产品迭代和进步的关键问题之一，聚苯乙烯作为电子产品、家用电器中常用的外壳材料之一，也需要具备良好的导热和散热性能。聚苯乙烯作为典型的有机高分子材料，其自身的导热性能并不理想，为了改善聚苯乙烯的导热性能，通常需要向其中加入导热散热填料。例如CN107522961A公开了一种聚苯乙烯基高导热复合材料及其制备方法，所述聚苯乙烯基高导热复合材料由石墨烯纳米片和聚苯乙烯复合而成，石墨烯纳米片和聚苯乙烯的混合质量比为1:(10～100)；制备方法包括：将石墨烯纳米片和聚苯乙烯分别溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，然后将两种溶液混合并继续搅拌至少30min，直至溶剂挥发完全；将得到的复合材料热压成型，得到圆形的高导热聚苯乙烯复合材料。该材料通过石墨烯纳米片对聚苯乙烯进行导热改性，但大量石墨烯的引入使聚苯乙烯的韧性降低，削弱了聚苯乙烯材料原本在机械性能方面的优势；而且，该材料的阻燃性能较差，无法满足电子产品、电器和工艺设备都具有防火安全要求的性能需求。CN101891926A公开了一种聚苯乙烯导热复合材料，所述聚苯乙烯导热复合材料由聚苯乙烯树脂、β-SiC晶须/β-SiC颗粒导热填料、偶联剂和溶剂制备而成；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、焦磷酸型钛酸酯、配位型亚磷酸酯或单烷氧基钛酸酯的任一种；由于采用偶联剂对β-SiC晶须/β-SiC颗粒进行表面处理，使聚苯乙烯复合材料的导热系数由现有技术的0.18W/m·k提高至0.23～1.29W/m·k；但是，该材料中大量填料的使用降低了聚苯乙烯的机械性能，使其韧性和抗冲击性难以满足应用要求。CN108976629A公开了一种高导热无卤阻燃间规聚苯乙烯复合材料，所述复合材料包括间规聚苯乙烯、导热剂、无卤阻燃剂、抗氧剂、偶联剂、相容剂和润滑剂；其中，导热剂为碳化硅和/或氮化铝。该复合材料具有重量轻、成本低、耐高温、耐腐蚀、尺寸稳定和机械性能好的特点，而且在发生燃烧情况时产生的烟雾少，更环保；但是，大量导热剂使复合材料的韧性和抗冲击强度下降，机械性能欠佳。随着产品的升级和材料研究的不断深入，人们对于聚苯乙烯的性能也有了新的要求，然而，现有的导热聚苯乙烯通常会牺牲一部分韧性和机械强度，使材料的综合性能有所降低。而且，聚苯乙烯与绝大部分聚合物一样，一旦与火焰接触就会被点燃，移开火源后仍能燃烧，放热量大、发烟量大，还会释放毒性气体。因此，将导热聚苯乙烯应用于电子产品外壳、家用电器产品壳体等具有防火安全要求的产品时，必须进行阻燃处理；但阻燃剂的添加通常会影响材料的机械强度。因此，开发一种具有优异的阻燃性、导热性和机械强度的聚苯乙烯材料，是本领域的研究重点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用，通过聚苯乙烯树脂、苯乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯基聚合物和环氧类增塑剂的复配，显著提高了所述阻燃聚苯乙烯复合材料的柔韧性、可塑性、加工性和强度；而且，磷系阻燃剂和无机复合粒子协同增效，在改善阻燃性和导热性的同时，还赋予了材料更高的强度，使所述阻燃聚苯乙烯复合材料在阻燃性、导热性、加工性和机械性能方面取得了良好的平衡。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种阻燃聚苯乙烯复合材料，所述阻燃聚苯乙烯复合材料以重量份计包括如下组分：所述无机复合粒子为二氧化硅包覆金属氧化物复合粒子。本专利技术提供的阻燃聚苯乙烯复合材料包括聚苯乙烯树脂、苯乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯基聚合物、环氧类增塑剂、有机过氧化物、磷系阻燃剂和无机复合粒子的组合。其中，乙烯基聚合物、苯乙烯-马来酸酐共聚物在有机过氧化物作用下与聚苯乙烯树脂基体发生轻度交联，环氧类增塑剂能够与苯乙烯-马来酸酐共聚物进一步反应，从而在聚苯乙烯基体中形成致密稳定的三维化学交联网络，显著改善了阻燃苯乙烯复合材料的柔韧性、可塑性和力学强度。所述无机复合粒子为二氧化硅包覆金属氧化物复合粒子，不仅导热性能良好，而且其中的二氧化硅层与磷系阻燃剂具有协效阻燃的效果，赋予复合材料优异的导热性和阻燃性。因此，本专利技术通过组分之间的相互协同，使所述阻燃聚苯乙烯复合材料兼具优异的阻燃性、导热性、加工性、柔韧性和机械性能，能够充分满足聚苯乙烯材料作为壳体在电子产品、家用电器或工业设备中的性能要求。其中，所述聚苯乙烯树脂为60～80份，例如可以为61份、63份、65份、67份、69份、70份、71份、73份、75份、77份或79份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述苯乙烯-马来酸酐共聚物为2～15份，例如可以为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份或14份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述乙烯基聚合物为5～20份，例如可以为6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述环氧类增塑剂为0.1～8份，例如可以为0.3份、0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份或7.5份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述有机过氧化物为0.01～2份，例如可以为0.03份、0.05份、0.08份、0.1份、0.3份、0.5份、0.7份、0.9份、1份、1.1份、1.3份、1.5份、1.7份或1.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述磷系阻燃剂为5～15份，例如可以为6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份或14份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述无机复合粒子为20～40份，例如可以为21份、23份、25份、27份、29份、30份、31份、33份、35份、37份或39份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述阻燃聚苯乙烯复合材料以重量份计包括如下组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述阻燃聚苯乙烯复合材料以重量份计包括如下组分：



所述无机复合粒子为二氧化硅包覆金属氧化物复合粒子。


2.根据权利要求1所述的阻燃聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯树脂包括通用级聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物或可发性聚苯乙烯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述聚苯乙烯树脂的熔融指数为1～50g/10min；
优选地，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为50000～200000；
优选地，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物中基于马来酸酐的结构单元的摩尔百分含量为1～10％。


3.根据权利要求1或2所述的阻燃聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述乙烯基聚合物包括聚乙烯、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述乙烯基聚合物的熔融指数为0.3～30g/10min；
优选地，所述乙烯基聚合物与苯乙烯-马来酸酐共聚物的质量比为(1.2～2):1。


4.根据权利要求1～3任一项所述的阻燃聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述环氧类增塑剂包括环氧大豆油、环氧硬脂酸辛酯或环氧脂肪酸丁酯中的任意一种或至少两种的组合，优选为环氧大豆油和环氧硬脂酸辛酯的组合物；
优选地，所述环氧大豆油与环氧硬脂酸辛酯的质量比为(1～1.5):1；
优选地，所述环氧类增塑剂的环氧值为3～10％。


5.根据权利要求1～4任一项所述的阻燃聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述有机过氧化物选自过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯或过氧化甲基异丁酮中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述磷系阻燃剂包括磷酸酯、聚磷酸酯、磷酸盐、磷腈化合物或10-(2,5-二羟基苯基)-10H-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的任意一种或至少两种的组合。


6.根据权利要求1～5任一项所述的阻燃聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述金属氧化物包括氧化铝、氧化镁、三氧化二锑或氧化锌中的任意一种或至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：许爱强，王次让，王胜，郝艳明，
申请(专利权)人：江苏中信国安新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32