[发明专利]一种膨胀阻燃环保型聚苯乙烯

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性聚苯乙烯，具体是一种通过可膨胀石墨和聚磷酸铵混合，构成阻燃混合物，然后再加入表面活性剂进行高速混合的膨胀阻燃环保型聚苯乙烯。

背景技术

聚苯乙烯(PS)是由苯乙烯(SM)聚合而成的树脂，是世界上用量最多的五大合成树脂之一。热导率较高，热稳定性较好，其拉伸和弯曲强度在通用塑料中最高，成型便捷，价格低廉，在建筑行业、包装领域、电子电器行业等都有较为广泛的应用。但是塑料都有一个致命的弱点就是易燃，聚苯乙烯也不例外，遇火时剧烈燃烧，伴随的有熔融滴落现象，而且会有大量的热放出，极易引发火灾，严重限制了聚苯乙烯的适用范围。随着物质生活水平的提高以及科技的不断进步，对聚苯乙烯进行阻燃改性成为一大趋势。

聚苯乙烯的阻燃剂种类较多，一般分为反应型和添加型两类。反应型阻燃剂是指随温度变化过程中，具有阻燃作用的基团会接到高分子链上，使基体本身的阻燃性得到了提高。它具有稳定性能好、阻燃效率高、持久性好等优点，但是合成阻燃剂的过程复杂，还会有副产物的生成。因此，在生活生产中占主导地位的还是添加型阻燃剂，由于卤系阻燃剂有着良好的阻燃性能，因此长期以来其在添加型阻燃剂中占主导地位，如十溴二苯乙烷、溴化烷烃、溴化环氧树脂等，但是阻燃过程中会放出有毒或是有腐蚀性的气体，烟释放量大，给人们再次带来危害。许多国家已经提出或实施限用或禁用卤系阻燃剂的规定。因此，环保型阻燃剂的使用受到了人们的青睐。

随之而兴起的是磷系、氮系、硅系以及膨胀类阻燃剂。在这些阻燃剂之中，人们用的最广的是具有协同效应的阻燃剂。然而阻燃剂之间的比例又决定着协同效应的强弱，从而决定了塑料的阻燃性能的好坏。

如现有技术CN103333423A公开了“一种复配阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法”。其所述的阻燃剂为可膨胀石墨、聚磷酸铵、碳酸钙以及成炭促进剂的混合物，将基体、阻燃剂以及各种助剂共混挤出，可得到阻燃性能较好的聚苯乙烯组合物，其极限氧指数达到30％左右。然而并没有讨论可膨胀石墨与聚磷酸铵之间的协同效应以及比例关系。

如现有技术CN100419028公开了“兼具阻燃和导电功能的聚合物基功能复合材料”。所述的阻燃剂为可膨胀石墨与辅助阻燃剂(磷酸三乙酯、红磷和聚磷酸铵)，简单的讨论了可膨胀石墨与辅助阻燃剂之间的比例，但是并没有具体说明可膨胀石墨与聚磷酸铵之间的比例关系。

如现有技术CN103467807A公开了“一种无卤阻燃PE给水管”。其中使用了阻燃剂可膨胀石墨、聚磷酸铵、氢氧化镁、季戊四醇油酸酯等。虽然得到了阻燃性能较好的PE给水管，但是也没有具体阐述可膨胀石墨与聚磷酸铵之间比例以及协同效应。

发明内容

本发明要解决的具体问题是探讨可膨胀石墨与聚磷酸铵之间的比例以及两者的协同效应，同时获得阻燃性能较好的一种膨胀阻燃环保型聚苯乙烯。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种膨胀阻燃环保型聚苯乙烯，其所述聚苯乙烯的组成及其含量按质量份是：60～80份的聚苯乙烯树脂；5～25份的可膨胀石墨；5～25份的聚磷酸铵；2～3份的表面活性剂；3～5份的分散剂；2～3份的抗氧剂，其中，可膨胀石墨和聚磷酸铵是阻燃剂，两者的质量比是1∶3～4∶1。

进一步地，所述聚苯乙烯的组成及其含量按质量份是70份的聚苯乙烯树脂、22.5份可膨胀石墨、7.5份聚磷酸铵，2.5份表面活性剂，4分散剂和3抗氧剂；其中，可膨胀石墨和聚磷酸铵是阻燃剂，两者的复配质量比是为3∶1。

在上述技术方案中，所述阻燃剂是由可膨胀石墨与聚磷酸铵进行复配制成，复配方法是按可膨胀石墨与聚磷酸铵的质量份计总添加量是20～40，然后再按质量份计加2～3份的表面活性剂，置于高速混合机中进行混合，获得复配阻燃剂。所述可膨胀石墨粒度为50～100目，膨胀倍率为300～400ml/g，起始膨胀温度为150～200℃；所述聚磷酸铵是Ⅱ型聚磷酸铵，聚合度n≥1000，粒度为50～100目；所述表面活性剂是硅烷偶联剂KH-550和KH-570中的一种；所述分散剂是硬脂酸、液体石蜡、硬脂酸钡中的一种；所述抗氧剂是含硫抗氧剂、多酚抗氧剂1010和多酚抗氧剂168中的一种。

实现上述本发明所提供的一种膨胀阻燃环保型聚苯乙烯的技术方案，采用膨胀类阻燃剂石墨以及磷系阻燃剂聚磷酸铵进行复配，探讨两者之间的复配比例对其协同效应的影响，并获得了最佳的配方，进一步提高了阻燃效率及热稳定性。