一种高效无卤阻燃HIPS材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效无卤阻燃的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)材料及其制备方法，属于聚苯乙烯材料领域。本发明专利技术以纳米硅酮粉作为协效阻燃剂与膨胀阻燃剂组成复合阻燃剂，并引入离子液体、PPO(聚苯醚)，降低了膨胀型阻燃剂使用量的同时，大大提高了阻燃的效率，实现了经济、高效、无卤、低烟、低毒、力学性能优异的阻燃HIPS的制备，具有广阔的应用价值。具有广阔的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高效无卤阻燃HIPS材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚苯乙烯材料领域，具体涉及一种高效无卤阻燃的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是通过弹性体对其进行增韧改性而制成的热塑性塑料，由橡胶相和连续的聚苯乙烯两相构成，所以既有聚苯乙烯的易加工、绝缘性好、光稳定性好、易着色、刚性好、耐化学腐蚀，又兼具橡胶相带来的韧性高等特点。因此，HIPS被广泛应用于汽车、电子计算机、家具等领域。例如，专利CN202011194465.7公开了一种高抗冲聚苯乙烯的制备方法，将流动改性剂、顺丁橡胶A(平均分子量150000
‑
200000)、丁苯橡胶B(平均分子量100000
‑
200000)，按(0.5
‑
2:1)溶解于苯乙烯系单体中，配制成橡胶溶液后移入第一级预聚合反应器；采用引发剂在90
‑
100℃进行聚合，转化率达5
‑
10％时移入第二级预聚合反应器。专利CN202111660095.6则公开了一种低介电高抗冲聚苯乙烯树脂及其制备方法，该聚苯乙烯树脂由以下组分按重量份制备而成：高抗冲聚苯乙烯树脂1000份，白云母300
‑
500份，高岭土100
‑
200份，偶联剂5
‑
10份，抗氧剂3
‑
5份，润滑剂10
‑
20份。
[0003]但是，HIPS较低的氧指数(18％)导致它极其易燃，而且燃烧时还会出现熔滴现象，因此限制了HIPS在许多场合的应用。HIPS中添加的阻燃剂主要有溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机纳米阻燃剂、膨胀型阻燃剂等，但存在环保和降低HIPS的机械强度等问题：溴类阻燃剂阻燃效率高，但燃烧时释放毒气，严重影响环境；磷系阻燃剂具有低毒低烟等优点，但价格昂贵；无机纳米阻燃材料具有绿色安全、来源广等优点，但效率有待提高；膨胀型阻燃剂阻燃效率高，但添加量大，影响材料的其他性能。
[0004]硅系阻燃剂具有无毒、抑烟、环保等优点，不仅能提高复合材料的阻燃性能，同时还能有效改善聚合物的机械性能和加工性能。硅系阻燃剂主要可分为有机硅系阻燃剂和无机硅系阻燃剂。有机硅阻燃材料在受热熔融时会通过基体的缝隙迁移到复合材料表面，形成比常规炭层，结构更加致密稳定的含硅焦化炭保护层。无机硅阻燃材料燃烧时，主要是生成的二氧化硅在复合材料表面形成无定型的硅保护层。相比无机硅系阻燃剂，有机硅系阻燃剂的特点在于它与聚合物的相容性较好，在达到阻燃目标的同时，还能改善基体材料的力学性能。戴亚杰等研究了蒙脱土(MMT)、硅酮粉(GM)和氢氧化铝(ATH)的协效作用对SEBS/PP复合材料阻燃性能的影响，并用SEM对其炭层形貌进行了分析。结果表明：由于蒙脱土、硅酮粉和氢氧化铝协效配合，阻燃性能得到明显提高，炭层结构致密，阻燃效果较优。
[0005]综上，HIPS的阻燃改性必将朝着无卤化、无毒化、环保化、高效化、协效化的方向发展。因此亟需寻求一种新的阻燃改性方法，制得新型高效阻燃剂是阻燃HIPS未来的主要发展趋势。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种高效无卤阻燃的
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)材料及其制备方法。本专利技术以纳米硅酮粉作为协效阻燃剂与膨胀阻燃剂组成复合阻燃剂，并引入离子液体、PPO(聚苯醚)，实现了经济、高效、无卤、低烟、低毒、力学性能优异的阻燃HIPS的制备，具有广阔的应用价值。
[0007]技术方案：为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种高效无卤阻燃HIPS材料，所述的HIPS材料包括HIPS、PPO、膨胀阻燃剂、协效阻燃剂、离子液体和老化助剂。
[0009]具体地，所述的HIPS材料包括以下重量配比的原料：HIPS 60
‑
80％、PPO 10
‑
20％、膨胀阻燃剂5
‑
10％、协效阻燃剂3
‑
5％、离子液体2
‑
5％和老化助剂0.5
‑
1.5％。
[0010]进一步具体地，所述的HIPS为PS(聚苯乙烯)的改性材料，熔融温度150
‑
180℃，含有5
‑
15％橡胶成份。
[0011]进一步具体地，所述的PPO的分子量为20000
‑
30000。
[0012]进一步具体地，所述的膨胀阻燃剂为季戊四醇(PER)、聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺的复配物，配比为10
‑
25∶50
‑
65∶25
‑
35。
[0013]进一步具体地，所述的聚磷酸铵(APP)中正磷酸铵的含量为10
‑
25％。
[0014]进一步具体地，所述的协效阻燃剂为纳米硅酮粉，有机硅含量≥60％。
[0015]进一步具体地，所述的离子液体为通过阴离子交换法合成[TBP][BF4]。
[0016]由于膨胀型阻燃剂与基材之间存在相容性差的问题。离子液体由阴离子和阳离子组成，是一类新兴的阻燃材料，具有独特的设计性、不易挥发、耐热性和低毒性。将它们配合膨胀型阻燃剂加入聚合物中，可以有效地解决相容性差的问题，同时可以提高聚合物的阻燃性。本专利技术利用离子液体(IL)和聚磷酸铵(APP)组成新型复合阻燃剂(FR)，IL与APP具有良好的协同阻燃效果，在燃烧过程中复合阻燃剂可以分解产生更多的含磷自由基，扑灭火焰中的氢自由基或氧自由基。其中优选IL：APP的质量比为1：2，其中离子液体为通过阴离子交换法合成[TBP][BF4]。
[0017]本专利技术中，协效阻燃剂使用了纳米硅酮粉，这种有机硅阻燃材料在受热熔融时会通过基体的缝隙迁移到复合材料表面，形成比常规炭层，结构更加致密稳定的含硅焦化炭保护层，从而提高了材料的阻燃效果。
[0018]HIPS中引入PPO，首先由于PPO与HIPS相容性好，PPO的氧指数为29，是一种自熄性材料，HIPS的易燃材料的氧指数为17.8，通过PPO的加入可以提高HIPS的氧指数，从而提高了HIPS的阻燃效果。
[0019]另一方面，本专利技术提供了上述高效无卤阻燃HIPS材料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
[0020](1)将HIPS、膨胀型阻燃剂、协效阻燃剂、离子液体、PPO、老化助剂在高速混合器中干混3
‑
5分钟；
[0021](2)将混合的原料置于双螺杆机中经熔融挤出，造粒。
[0022]具体地，所述的HIPS材料包括以下重量配比的原料：HIPS 60
‑
80％、PPO 10
‑
20％、膨胀阻燃剂5
‑
10％、协效阻燃剂3
‑
5％、离子液体2
‑
5％和老化助剂0.5
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效无卤阻燃HIPS材料，其特征在于：所述的HIPS材料包括HIPS、PPO、膨胀阻燃剂、协效阻燃剂、离子液体和老化助剂。2.根据权利要求1所述的HIPS材料，其特征在于：所述的HIPS材料包括以下重量配比的原料：HIPS 60
‑
80％、PPO 10
‑
20％、膨胀阻燃剂5
‑
10％、协效阻燃剂3
‑
5％、离子液体2
‑
5％和老化助剂0.5
‑
1.5％。3.根据权利要求1所述的HIPS材料，其特征在于：所述的HIPS熔融温度150
‑
180℃，含有5
‑
15％橡胶成份。4.根据权利要求1所述的HIPS材料，其特征在于：所述的PPO的分子量为20000
‑
30000。5.根据权利要求1所述的HIPS材料，其特征在于：所述的膨胀阻燃剂为季戊四醇、聚磷酸铵和三聚氰胺的复配物，配比为10
‑
25∶50
‑
65∶25
‑
35。6.根据权利要求5所述的HIPS材料，其特征在于：所述的聚磷酸铵中正磷酸铵的含量为10
‑
25％。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁永华，王在华，
申请(专利权)人：苏州海聚高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：