环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯的制备方法技术

本发明专利技术提供一种环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法。该发明专利技术首先通过小分子阻燃剂烯丙基磷酸二酯和甲基丙烯酰胺合成出大分子“磷

【技术实现步骤摘要】
环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法，具体涉及一种大分子“磷
‑
氮”阻燃剂和功能化复合抑烟剂改性高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法。

技术介绍

[0002]高抗冲聚苯乙烯(HIPS)具有成型性优良、韧性好、尺寸稳定性高、电绝缘性能好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点，在包装、电子、建筑、汽车、家电、仪表、日用品和玩具等行业已得到广泛应用，成为当前通用合成树脂中发展最快的品种之一。但是，由于HIPS的主链上均含有大量的碳、氢等元素在高温时易与氧作用发生燃烧，造成其氧指数低，阻燃性能差，难以达到UL94(美国仪器和部件用塑料材料的燃烧性测试标准)的V
‑
0级阻燃标准要求，很难适应高端电子电器、汽车制造等行业。目前，随着全球安全环保意识的日益加强，人们对防火安全性及制品的阻燃性能的要求越来越高，传统的含卤阻燃剂由于自身的腐蚀性及燃烧产物的毒性，其应用正越来越受到限制。因此开发环境友好、无毒无害的无卤阻燃剂已成为塑料改性领域的一个研究热点。
[0003]现有技术中，有关高抗冲聚苯乙烯树脂无卤阻燃的研究主要是通过添加无机和有机的无卤阻燃剂的方法来制备。如：ZL96116942.7公开了一种以无卤阻燃剂氢氧化铝(镁)、三氧化二锑和磷系阻燃剂相互配合使用，通过混炼共混工艺，制备出低烟、低毒、阻燃性能好的环保型阻燃橡胶地板。ZL201110098731.0公开了一种经磺化高抗冲聚苯乙烯表面处理的氢氧化镁阻燃剂，该阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯树脂混合制备出冲击强度为5.4kJ/m2、氧指数为29％的阻燃高抗冲聚苯乙烯材料。CN201910089719.X公开了一种有机磷系阻燃剂和无机次磷酸盐与聚苯醚和高抗冲聚苯乙烯通过混炼共混工艺，制备出阻燃微发泡聚苯醚复合材料。
[0004]以上这些专利都是采用小分子有机和无机粉体无卤阻燃剂来改性，虽然在提高HIPS树脂阻燃性方面已取得明显的效果，但是无卤阻燃剂和HIPS树脂的表面性质相差很远，界面作用能不同，存在阻燃剂用量大，改性成本高，产品质量不稳定等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种最大烟密度小于80、氧指数大于42％、悬臂梁缺口冲击强度大于10kJ/m2的环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法。该专利技术首先通过小分子阻燃剂烯丙基磷酸二酯和甲基丙烯酰胺合成出大分子“磷
‑
氮”阻燃剂；其次通过烯丙基磷酸二酯对溶聚丁苯胶浆进行接枝反应制备出接枝溶聚丁苯胶浆，而后对无机复合抑烟剂进行醇酯化处理，随后用接枝溶聚丁苯胶浆对醇酯化抑烟剂进行包覆处理制得功能化复合抑烟剂；最后将大分子“磷
‑
氮”阻燃剂、功能化复合抑烟剂和高抗冲聚苯乙烯树脂直接共混、造粒制备出环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂。这种方法实现了阻燃剂的大分子化，极大地改善了阻燃剂和抑烟剂与高抗冲聚苯乙烯(HIPS)树脂的相容性，避免了抑烟剂对HIPS树脂力学性能的破坏，充分发挥了大分子阻燃剂和抑烟剂的协同效应，在保证冲击
强度的前提下赋予了HIPS树脂的环保化、低发烟、高阻燃和持久性的特点。
[0006]本专利技术所述的“份”均是指质量份。
[0007]本专利技术所述一种环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备在反应釜和螺杆捏合机中进行，具体的制备步骤为：
[0008](1)功能化抑烟剂的制备：
[0009]a接枝溶聚丁苯胶浆的制备：以溶聚丁苯胶浆质量为100份计，首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中，通氩气置换2～4次，向聚合釜中依次加入溶剂200～300份，溶聚丁苯胶浆100份和烯丙基磷酸二酯20～30份，升温至60～80℃时加入引发剂0.1～0.5份，搅拌反应6.0～8.0hr，然后加入1.0～5.0份终止剂，制得接枝溶聚丁苯胶浆(接枝率：5.0％～10.0％)。
[0010]b功能化抑烟剂的制备：按抑烟剂总质量为100份计，将200～300份溶剂和5～10份月桂酸多元醇酯和1.0～3.0份硅烷偶联剂加入到聚合釜中，用缓冲剂调节体系pH值为9.0～10.0，升温至70～80℃时加入60～80份抑烟剂1和20～40份抑烟剂2，搅拌混合2.0～4.0hr后，再加入30～40份接枝溶聚丁苯胶浆，搅拌混合4.0～6.0hr后，洗涤、干燥、研磨得到功能化复合抑烟剂。
[0011](2)大分子“磷
‑
氮”阻燃剂的制备：以反应型阻燃剂总质量为100份计，首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中，通氮气置换2～4次，向聚合釜中依次加入溶剂200～300份，烯丙基磷酸二酯60～70份，甲基丙烯酰胺30～40份，分子量调节剂0.1～0.5份，搅拌混合、加热，待聚合釜温度达到50～70℃时加入引发剂0.05～0.3份，反应4.0～7.0hr，反应完成后经洗涤、烘干，制得大分子“磷
‑
氮”阻燃剂。
[0012](3)环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备：以高抗冲聚苯乙烯树脂为100份计，将高抗冲聚苯乙烯树脂100份，大分子“磷
‑
氮”阻燃剂10～20份，功能化复合抑烟剂5～10份，稳定剂0.2～0.6份和抗氧剂0.1～0.5份加入到高混器中高速混合5～10min；随后将混合后的物料直接加入到螺杆捏合机中，反应温度160～200℃，反应时间4～6min，挤出、冷却、造粒，得到环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂。
[0013]本专利技术所述的大分子“磷
‑
氮”阻燃剂的结构通式如下:
[0014][0015]式中：R为C1～C8的烷基。所述的烯丙基磷酸二酯为烯丙基磷酸二甲酯、烯丙基磷酸二乙酯、烯丙基磷酸二丙酯、烯丙基磷酸二丁酯、烯丙基磷酸二戊酯、烯丙基磷酸二己酯、烯丙基磷酸二庚酯和烯丙基磷酸二辛酯中的一中，优选烯丙基磷酸二乙酯。
[0016]本专利技术所述的高抗冲聚苯乙烯是苯乙烯和聚丁二烯橡胶的共聚物(HIPS)，可以是粉状或粒状树脂，熔体流动速率(MFR)0.5～20g/10min。
[0017]本专利技术所述的溶聚丁苯胶浆是由共轭二烯烃化合物和芳基乙烯类化合物通过溶
液聚合共聚而成。其中溶聚丁苯胶浆的固含量为5～20w％。
[0018]本专利技术所述的抑烟剂1选自氢氧化镁[Mg(OH)2]、氢氧化铝[Al(OH)3]、氢氧化钙、水滑石[Mg6Al2(OH)
16
CO3·
4H2O]、铝酸钙[3CaO
·
Al2O3·
6H2O]、碳酸钙中的一种，优选氢氧化铝。
[0019]本专利技术所述的抑烟剂2是一种无机次磷酸盐选自次磷酸锌、次磷酸铝、次磷酸钙、次磷酸镁中的一种，优选次磷酸铝。
[0020]本专利技术所述的月桂酸多元醇酯选自月桂酸乙二醇酯、月桂酸丙二醇酯、月桂酸丙三醇酯、月桂酸丁二醇酯、月桂酸季戊四醇酯中的一种或多种。
[0021]本专利技术所述的引发剂是一种有机过氧化物，选自过氧化二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂组合物，按质量份计，包括：(1)高抗冲聚苯乙烯树脂100份；(2)大分子磷—氮阻燃剂10～20份；(3)功能化复合抑烟剂5～10份；(4)稳定剂0.2～0.6份；(5)抗氧剂0.1～0.5份，其特征在于：所述功能化复合抑烟剂是以抑烟剂1和抑烟剂2两种抑烟剂的复合物为核，以溶聚丁苯胶浆为壳的核
‑
壳结构物质；所述大分子“磷—氮”阻燃剂的结构通式如下:式中：R为C1～C8的烷基，m和n是重复单元数。2.如权利要求1所述的环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述高抗冲聚苯乙烯树脂是苯乙烯和聚丁二烯橡胶的共聚物，熔体流动速率为0.5～20g/10min。3.如权利要求1所述的环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述抑烟剂1选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、水滑石、铝酸钙、碳酸钙中的一种。4.如权利要求3所述的环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述抑烟剂1是氢氧化铝。5.如权利要求1所述的环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述抑烟剂2是一种无机次磷酸盐，选自次磷酸锌、次磷酸铝、次磷酸钙、次磷酸镁中的一种。6.如权利要求5所述的环保型低烟、阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述抑烟剂2是次磷酸铝。7.一种如权利要求1中所述大分子化磷—氮阻燃剂的制备方法，其特征在于制备过程为：以烯丙基磷酸二酯和甲基丙烯酰胺的总质量为100份计，向经过惰性气体置换后的聚合釜中依次加入溶剂200～300份，烯丙基磷酸二酯60～70份，甲基丙烯酰胺30～40份，分子量调节剂0.1～0.5份，搅拌混合、加热，待聚合釜温度达到50～70℃时加入引发剂0.05～0.3份，反应完成后经洗涤、烘干，制得大分子磷
‑
氮阻燃剂。8.如权利要求7所述的大分子化磷—氮阻燃剂的制备方法，其特征在于所述烯丙基磷酸二酯为烯丙基磷酸二甲酯、烯丙基磷酸二乙酯、烯丙基磷酸二丙酯、烯丙基磷酸二丁酯、烯丙基磷酸二戊酯、烯丙基磷酸二己酯、烯丙基磷酸二庚酯和烯丙基磷酸二辛酯中的一中。9.如权利要求8所述的大分子化磷—氮阻燃剂的制备方法，其特征在于所述烯丙基磷酸二酯为烯丙基磷酸二乙酯。10.如权利要求7所述的大分子化磷—氮阻燃剂的制备方法，其特征在于所述分子量调节剂选自叔十碳硫醇、叔十二碳硫醇、叔十四碳硫醇、叔十六碳硫醇中的一种。11.如权利要求10所述的大分子化磷—氮阻燃剂的制备方法，其特征在于所述分子量
调节剂是叔十二碳硫醇。12.如权利要求7所述的大分子磷—氮阻燃剂的制备方法，其特征在于所述引发剂是一种有机过氧化物，选自过氧化二异丙苯、过氧化氢异丙苯、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种。13.如权利要求12所述的大分子化磷—氮阻燃剂的制备方法，其特征在于所述引发剂是过氧化苯甲酰。14.一种如权利要求1中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱博源，
申请(专利权)人：上海迈瑞尔化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：