[发明专利]复合膨胀型阻燃剂、阻燃高抗冲聚苯乙烯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合膨胀型阻燃剂、阻燃高抗冲聚苯乙烯材料及其制备方法。该复合膨胀型阻燃剂由97.67~99.67wt%膨胀阻燃剂和0.33~2.33wt%纳米层状双金属CoAl氢氧化物组成；该阻燃高抗冲聚苯乙烯材料由质量比为70:30的高抗冲聚苯乙烯和所述复合膨胀型阻燃剂组成。本发明的阻燃高抗冲聚苯乙烯材料配方简单，无卤环保，显著地改善了阻燃高抗冲聚苯乙烯的阻燃性能和力学性能，熔滴现象得到明显改善，燃烧后生成连续且致密的炭层，起到了隔热隔氧的作用。

技术领域

本发明属于高抗冲聚苯乙烯材料技术领域，涉及一种复合膨胀型阻燃剂、阻燃高抗冲聚苯乙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯是五大通用塑料之一。高抗冲聚苯乙烯是聚苯乙烯改良产品，具有高抗冲性，良好的加工性和尺寸稳定性，是一种应用广泛的高分子材料。但是高抗冲聚苯乙烯易燃烧，LOI仅为18％左右，熔滴现象严重，极大地限制了其在食品包装、电子电器和军用物资等领域的应用。因此，研究阻燃高抗冲聚苯乙烯材料具有十分重要的意义。

膨胀阻燃剂(IFR)主要由三个部分组成，分别是酸源(聚磷酸铵(APP)等)、炭源(PER等)和气源(三聚氰胺等)。是目前应用于高抗冲聚苯乙烯的最为热门的阻燃体系之一，具有无卤、高效、低毒等优点，应用领域十分广泛。但是IFR与卤系阻燃剂相比产烟量较大且阻燃效率相对较低，往往需要大量添加才能达到阻燃要求，这就导致复合材料力学性能大幅降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合膨胀型阻燃剂，含有复合膨胀型阻燃剂的阻燃高抗冲聚苯乙烯材料及其制备方法。本发明利用CoAl-LDH来改善IFR与高抗冲聚苯乙烯的相容性，阻燃体系无卤、高效、绿色环保，显著提高了高抗冲聚苯乙烯材料阻燃性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种复合膨胀型阻燃剂，由97.67～99.67wt％膨胀阻燃剂(IFR)和0.33～2.33wt％纳米层状双金属CoAl氢氧化物(CoAl-LDH)组成。

较佳的，膨胀阻燃剂由质量比为3:1的聚磷酸铵和季戊四醇组成。

较佳的，所述的纳米层状双金属CoAl氢氧化物通过水热反应合成，包括如下步骤：

按比例分别称取Al(NO₃)₃·9H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O(其中Co:Al摩尔比为3:1)、尿素，加入到的去离子水中，充分搅拌，再将浅红色的溶液小心转移到不锈钢反应釜中，密封，置于烘箱内水热处理，后将反应产物冷却静置，经离心后，真空干燥，最终得到CoAl-LDH。

本发明提供了一种复合膨胀型阻燃高抗冲聚苯乙烯材料，由质量比为70:30的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)和复合膨胀型阻燃剂组成。

本发明提供上述复合膨胀型阻燃高抗冲聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

按比例将高抗冲聚苯乙烯和复合膨胀型阻燃剂的混合，挤出、造粒、注射、制得阻燃高抗冲聚苯乙烯材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)用片状纳米CoAl-LDH可促进高抗冲聚苯乙烯基体与阻燃剂间的相容性。

(2)燃烧过程中，APP以及LDH的燃烧产物，如焦磷酸、氧化钴和氧化铝，均具有很高的化学活性，可以催化高抗冲聚苯乙烯、季戊四醇脱水成炭，形成交联且致密的炭层，起到阻隔的作用，从而改善高抗冲聚苯乙烯的阻燃性能；

(3)片状纳米CoAl-LDH具有小尺寸效应，能够均匀的分散在HIPS基体中，且层间含有大量羟基，可以在分子链间以及基体与分子链间形成相互作用力从提高HIPS复合材料的力学性能。