一种高分子化“氮—卤”阻燃剂改性的高抗冲聚苯乙烯树脂组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种低烟、高阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂(HIPS)的制备方法，该方法首先采用乙烯基类酰胺、烷基丙烯酰卤和1,3

【技术实现步骤摘要】
一种高分子化“氮
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卤”阻燃剂改性的高抗冲聚苯乙烯树脂组合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种低烟、高阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法，具体涉及一种高分子“氮—卤”阻燃剂和功能化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
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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，我国工业上所用阻燃剂近80％为含卤阻燃剂，其优点阻燃效率高、对制品的性能影响小，且价格适中，其效能/价格比非其他阻燃剂所能匹敌，但其缺点是是燃烧时产生大量烟雾和毒性物质，造成人呼吸困难，其危害性往往比燃烧产生的后果更为严重，是火灾中致人伤亡的首要危险因素。近年来，人们对防火安全性及制品的低烟、阻燃性能的要求越来越高，研制新型低烟、高阻燃的燃树脂材料已成为研究热点。
[0003]现有技术中，有关高抗冲聚苯乙烯树脂的低烟、高阻燃研究是通过添加无机阻燃剂和有机阻燃剂的方法来制备。如：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。CN101353461A公开了一种由十卤二苯乙烷卤系阻燃剂，四卤双酚A卤系阻燃剂和三氧化二锑阻燃增效剂按一定比例与高抗冲聚苯乙烯复配，经双螺杆挤出机经一次挤出加工制成阻燃高抗冲聚苯乙烯复合物。权英等采用有机阻燃剂四溴双酚A和无机阻燃剂水合氧化镁、氧化锑类复合制备出简支梁缺口冲击强度可达25.3kJ/m2，阻燃性能达到UL94 V
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0级的低烟阻燃HIPS树脂《低烟阻燃高抗冲聚苯乙烯的研制》(中国塑料，2003,17(8):39～42)。
[0004]以上这些专利和文献基本都是采用小分子的卤系有机阻燃剂和无机粉体阻燃剂来改性，虽然在提高HIPS树脂阻燃性方面已取得明显的效果，但是也出现阻燃剂用量大、改性成本高、对材料的冲击强度性能的负面影响大，很难通过传统的改性方法如机械搅拌或偶联剂、活性剂表面处理实现HIPS树脂材料阻燃性能和力学性能的平衡。

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110、氧指数大于41％、悬臂梁缺口冲击强度大于8kJ/m2的低发烟、高阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法。该专利技术首先采用乙烯基类酰胺、烷基丙烯酰卤和1,3
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丁二烯共聚合出具有反应活性的大分子“氮—卤”阻燃剂；然后将这种阻燃剂接枝到溶聚丁苯胶浆(SSBR)上形成高分子化“氮—卤”阻燃剂；其次对无机抑烟剂进行胺化处理得到胺基化抑烟剂；最后将高分子化“氮—卤”阻燃剂和胺基化抑烟
剂与高抗冲聚苯乙烯树脂直接共混、造粒制备出低烟、高阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂。这种方法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，解决了阻燃剂和抑烟剂在HIPS树脂基体中出现的分散不均、迁移和析出等问题，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树脂的低发烟性和高效阻燃性。
[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低烟、高阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备在聚合釜和螺杆捏合机中进行，具体的制备步骤为：
[0008](1)大分子“氮—卤”阻燃剂的制备：以乙烯基类酰胺和烷基丙烯酰卤的总质量为 100份计，首先在带有夹套的15L不锈钢聚合釜中，通氮气置换2～4次，向聚合釜中依次加入溶剂200～300份，乙烯基类酰胺60～80份，烷基丙烯酰卤20～40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50～60℃时加入引发剂0.05～0.2份，反应3.0～5.0hr后，再向聚合釜中加入1,3
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丁二烯1.0～5.0份进行封端，反应50～60min直至无游离单体存在时为止，经洗涤、烘干，制得具有反应活性的大分子“氮—卤”阻燃剂。
[0009](2)高分子化“氮—卤”阻燃剂的制备：以溶聚丁苯胶浆质量为100份计，在15L 不锈钢聚合釜中，通氮气置换2～4次后，向釜中加入300～400份溶剂、然后依次加入100 份溶聚丁苯胶浆、0.05～0.5份分子量调节剂、30～40份的大分子“氮—卤”阻燃剂，搅拌、加热，待釜中温度达到50～60℃时加入0.5～0.9份引发剂，反应3.0～5.0h后，加入0.1～0.5 份终止剂，制得高分子化“氮—卤”阻燃剂(接枝率30﹪～40﹪)。
[0010](3)胺基化抑烟剂的制备：按抑烟剂质量为100份计，将200～300份去离子水和10～20 份多元胺加入到聚合釜中，用缓冲剂调节体系pH值为8.0～9.0，升温至70～80℃时加入100 份抑烟剂和1.0～5.0份硅烷偶联剂，搅拌混合2.0～4.0hr后，抽滤、洗涤、干燥、研磨得到胺基化抑烟剂。
[0011](4)低烟、高阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂的制备：按高抗冲聚苯乙烯树脂的质量为100 份计，将高抗冲聚苯乙烯树脂100份，高分子化“氮—卤”阻燃剂20～30份，胺基化抑烟剂5～10份，稳定剂0.1～0.5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，得到低烟、高阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂。
[0012]本专利技术所述的高分子功能化复合阻燃剂的结构通式如下:
[0013][0014]式中：X是卤素元素为溴、氯；R为C1～C4的烷基；B为1，3
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丁二烯的小分子链段，也就是1，3
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丁二烯的低聚物链段；SSBR为溶聚丁苯胶浆是由1，3
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丁二烯和苯乙烯通过溶液聚合共聚而成。所述的烷基丙烯酰卤为甲基丙烯酰溴、乙基丙烯酰溴、丙基丙烯酰溴、丁基丙烯酰溴、甲基丙烯酰氯、乙基丙烯酰氯、丙基丙烯酰氯、丁基丙烯酰氯中的一种，优选甲基丙烯酰氯。所述的乙烯基类酰胺为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、1
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丁烯酰胺、异丁烯酰胺、1
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己烯酰胺中的一种，优选丙烯酰胺。
[0015]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。
[0016]本专利技术所述的抑烟剂选自锑酸盐、硼酸锌、硼酸镁、偏硼酸钙和硫酸钡中的一种，优选硼酸锌。
[0017]本专利技术所述的多元胺选自乙二胺、三乙胺、二亚乙基三胺、六次甲基四胺、异佛尔酮二胺中的一种，优选乙二胺。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低烟、高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)高分子化氮—卤阻燃剂20～30份；(3)胺基化抑烟剂5～10份；(4)稳定剂0.1～0.5份；(5)抗氧剂0.1～0.5份，其特征在于：所述高分子化氮—卤阻燃剂的结构通式如下:式中：X是溴或氯元素，R为C1～C8的烷基，B为1,3
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丁二烯的低聚物链段；SSBR为由1,3
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丁二烯和苯乙烯通过溶液聚合共聚而成的溶聚丁苯胶浆，m和n是重复单元数。2.如权利要求1所述的低烟、高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。3.一种如权利要求1中所述高分子化氮—卤阻燃剂的制备方法，其特征在于制备步骤为：(1)大分子氮—卤阻燃剂的制备：以乙烯基类酰胺和烷基丙烯酰卤的总质量为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，乙烯基类酰胺60～80份，烷基丙烯酰卤20～40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50～60℃时加入引发剂0.05～0.2份，反应3.0～5.0hr后，再向聚合釜中加入1,3
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丁二烯1.0～5.0份进行封端，反应50～60min直至无游离单体存在时为止，经洗涤、烘干，制得具有反应活性的大分子“氮—卤”阻燃剂；(2)高分子化氮—卤阻燃剂的制备：以溶聚丁苯胶浆质量为100份计，向经过惰性气体置换后的聚合釜中加入300～400份溶剂、然后依次加入100份溶聚丁苯胶浆、0.05～0.5份分子量调节剂、30～40份的大分子氮—卤阻燃剂，搅拌、加热，待釜中温度达到50～60℃时加入0.5～0.9份引发剂，反应3.0～5.0h后，加入0.1～0.5份终止剂，制得高分子化氮—卤阻燃剂。4.如权利要求3所述的高分子化氮—卤阻燃剂的制备方法，其特征在于所述乙烯基类酰胺为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、1
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丁烯酰胺、异丁烯酰胺、1
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己烯酰胺中的一种。5.如权利要求4所述的高分子化氮—卤阻燃剂的制备方法，其特征在于所述乙烯基类酰胺为丙烯酰胺。6.如权利要求3所述的高分子化氮—卤阻燃剂的制备方法，其特征在于所述烷基丙烯酰卤为甲基丙烯酰溴、乙基丙烯酰溴、丙基丙烯酰溴、丁基丙烯酰溴、甲基丙烯酰氯、乙基丙烯酰氯、丙基丙烯酰氯、丁基丙烯酰氯中的一种。7.如权利要求6所述的高分子化氮—卤阻燃剂的制备方法，其特征在于所述烷基丙烯酰卤为甲基丙烯酰氯。8.如权利要求3所述的高分子化氮—卤阻燃剂的制备方法，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。9.如权利要求3所...

【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：