[发明专利]一种阻燃低烟聚苯乙烯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚苯乙烯领域，具体涉及一种阻燃低烟聚苯乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

聚苯乙烯是重要的通用塑料之一，具有优良的加工性能、电绝缘性能、尺寸稳定性和高透明性，且价格低廉，因而广泛应用于家用电器、办公设备、仪器仪表、汽车零部件、日用器具及包装材料等。但聚苯乙烯遇火易燃烧，同时产生大量黑烟和有毒气体，限制了其在某些场合的使用。为扩大使用范围，必须要对其进行阻燃改性。目前，国内外对聚苯乙烯阻燃改性主要采用添加阻燃剂，但含卤阻燃剂由于在燃烧时生成腐蚀性的卤化氢，发烟量大，危及健康。

目前，对于苯乙烯类聚合物材料，主要采用添加阻燃剂进行阻燃。常用的阻燃剂主要有金属氢氧化物阻燃剂、氮系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂等。通常使用单一体系的阻燃剂需要添加达到一定用量时，才能达到阻燃的要求，但是随着阻燃剂添加量的增加，材料的力学性能在下降，难以满足实际应用中对材料力学强度的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃低烟聚苯乙烯复合材料的制备方法，用以克服现有技术中聚苯乙烯阻燃性能差的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种阻燃低烟聚苯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、依次取体积比为1：0.2的苯乙烯和分散剂，并称取重量与苯乙烯体积的比例为0.025g：1mL的过氧化苯甲酰、重量与苯乙烯体积的比例为0.4g：1mL的双（2，3-二溴丙基）反丁烯二酸酯，将苯乙烯、分散剂、过氧化苯甲酰和双（2，3-二溴丙基）反丁烯二酸酯混合后，室温下搅拌30min，然后在85~90℃下水浴加热并搅拌1.5~2h，抽滤后干燥，制得聚苯乙烯阻燃基体，备用；

步骤二、按照1：4：0.03的体积比，依次称取乙醇、水和二乙烯苯进行混合，制得混合溶液A，并在混合溶液A中依次加入苯乙烯单体、丙烯酸单体和过硫酸铵，制得混合溶液B，在室温下，将混合溶液B通入氮气15~20min除氧后，将混合溶液B置于辐照瓶中，在室温下于钴-60γ辐照场中辐照，采用硫酸亚铁剂量计进行标定，当辐射吸收剂量达到为13~30kGy，终止辐射，制得聚合物，备用；其中，苯乙烯单体的重量与混合溶液A总体积的比例为0.25g：1mL，丙烯酸单体的重量与混合溶液A总体积的比例为0.01g：1mL，过硫酸铵的重量与混合溶液A总体积的比例为0.001g：1mL；

步骤三、按照3：97的体积比，量取KH570和乙醇混合后，制成体积浓度为3%的KH570/乙醇溶液，再按照3：100的重量比，依次称取玻璃纤维和KH570/乙醇溶液，混合后搅拌10h，晾干后，置于80℃烘箱中烘干，制得改性玻璃纤维，备用；称取重量比为1：3.5的过氧化苯甲酰和甲基乙烯基硅橡胶，将二者全部溶于二甲苯溶液中，然后加入重量为过氧化苯甲酰和甲基乙烯基硅橡胶总重量0.1倍的改性玻璃纤维，在氮气气氛的烘箱中，在100~110℃下加热1.5~7h后，取出并采用去离子水清洗，干燥制得不熔填料，备用；

步骤四、按照100：3：150的重量比，依次称取可膨胀石墨、钛酸酯偶联剂和无水乙醇，先将钛酸酯偶联剂和无水乙醇置于烧杯中，50℃温度下水浴搅拌1h，再加入可膨胀石墨，搅拌3h，然后置于85℃烘箱中烘干，制得改性可膨胀石墨，备用；

步骤五、按照聚苯乙烯阻燃基体50~60份、聚合物10~15份、不熔填料5~10份、改性可膨胀石墨5~15份、微胶囊化红磷5~15份、以及炭黑1~5份的重量份数，称取步骤一制得的聚苯乙烯阻燃基体，置于转速为50~80r/min，前辊温度为175~185℃，后辊温度为170~180℃的双辊开炼机中，待聚苯乙烯阻燃基体全部熔融后，将步骤四制备的改性可膨胀石墨、微胶囊化红磷和炭黑加入双辊开炼机中，塑炼2min，然后将步骤二制得的聚合物和步骤三制得的不熔填料加入到双辊开炼机中，塑炼8~10min后，出料，冷却10~15min，备用；

步骤六、将步骤五中得到的物料加入破碎机中，并将破碎后的物料置于转速为50~55r/min的造粒机中进行造粒，造粒机机筒内温度为：一区170℃、二区175℃、三区180℃和四区185℃，模具温度为195℃，制得聚苯乙烯复合材料。

本发明中，步骤三采用的玻璃纤维为无碱或低碱玻璃纤维，长度为2~6 毫米。

本发明中，步骤四采用的可膨胀石墨，其粒径为180~270微米。