[发明专利]一种复配阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法，具体是一种采用复配阻燃剂改性的聚苯乙烯组合物及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯(PS)因其性能优良，广泛应用于电子/电器、汽车、建筑、玩具、包装等领域。但聚苯乙烯极易燃烧，燃烧时的融滴现象以及有毒气体的释放等缺点严重制约了其在有防火要求的领域推广使用。

向聚苯乙烯树脂中加入阻燃剂能够提高其阻燃性能，其常用的阻燃剂是卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂以及膨胀型阻燃剂。使用卤系阻燃剂能够有效提高其阻燃性，但是其燃烧过程中，烟释放量大，熔融现象明显，易释放出有毒或腐蚀性气体产生“二次危害”。目前，国内外已经提出或者施行禁用或限用卤系阻燃剂的条例规定。

聚磷酸铵是一种优秀的膨胀型阻燃剂，当燃烧发生时，聚磷酸铵分解产生多磷酸等物质，促使聚合物脱水炭化；燃烧过程中体积膨胀，对基材表面进行覆盖，进而隔绝空气，产生阻燃效果；受热分解产生的CO₂ ，NH₃等不燃性气体，可达到稀释氧气与可燃性气体，隔绝燃烧过程中氧的供应的目的。作为阻燃剂，有效且无毒安全。

石墨经化学法或电化学法处理，可形成石墨层间化合物，即为膨胀石墨。膨胀石墨在受热后，层间气体膨胀，层间距变大，膨胀石墨的体积随之变大。从而起到隔绝热量以及隔绝氧气与未燃烧部分接触的作用。在燃烧受热过程，无有毒气体放出，环保安全。

聚磷酸铵与膨胀石墨之间具有明显的协同效应，由二者组合的阻燃聚合物在燃烧过程烟释放量很小，无熔滴现象产生，阻燃效果明显。但是，膨胀石墨昂贵的价格，燃烧形成的极松散的残渣结构严重制约了在防火领域的推广使用。而碳酸钙的加入，可降低膨胀石墨的使用量，而在高温下碳酸钙与聚磷酸铵的化学作用，起到粘结燃烧后残炭的作用，可提高残渣结构的稳定性，进而提高了阻燃性能。

现有技术，CN 1335866公开了“一种聚苯乙烯泡沫材料”。以质量比1-12wt%的膨胀石墨以及任选1-12wt%的磷化合物与聚苯乙烯混合挤出，可得阻燃性能较好的泡沫材料。但未描述碳酸钙促进残炭粘合的作用以及所述的磷化合物并未包含聚磷酸铵等物质，未解决该组合物燃烧后炭层易脱落的问题。

现有技术，CN1617906A公开了一种“阻燃聚合物组合物”。其以聚苯乙烯，聚酯及聚烯烃为基体，添加质量比为6.5-40%的卤系阻燃剂和热膨胀石墨以达到阻燃的目的。其阻燃效果明显，但是该组合物引入卤系元素，在燃烧过程中造成环境破坏，对生命构成威胁。并且其主要是根据卤系元素与膨胀石墨的作用来提高阻燃性能。并未引入聚磷酸铵及碳酸钙的作用。

现有技术，CN102585375A公开了“一种聚丙烯专用无卤环保阻燃剂”。以包覆性聚磷酸铵，高效成炭剂，协效成炭剂，成炭促进剂，抗滴落剂等改性聚丙烯，得到一种无卤的环保阻燃聚丙烯。其虽然描述了聚磷酸铵与膨胀石墨的协同阻燃作用，但是其基体为聚丙烯，并没有说明其在聚苯乙烯中的应用，且没有应用到碳酸钙，从而有可能存在炭层结构强度不够的问题。

发明内容

为了解决现有聚磷酸铵的易燃烧且燃烧后熔融低落现象严重的问题，同时解决燃烧后炭层结构的强度不够，不能持续保护其内部基体的问题。本发明提供一种复配阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法。

本发明解决上述问题所提供的一种复配阻燃聚苯乙烯组合物，其所述组合物的组成及其含量按质量份数如下：

聚苯乙烯树脂        100份；

复配阻燃剂          30~70份；

润滑分散剂          1~3份；

增韧剂              3~6份；

抗氧化剂            1~3份。

在上述复配阻燃聚苯乙烯组合物的技术方案中，其附加的技术特征如下：所述聚苯乙烯树脂是聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯中的一种。

所述复配阻燃剂的组成及其含量按质量比是：聚磷酸铵：膨胀石墨：碳酸钙：成炭促进剂= 55：25：15：5：3的混合物，并添加质量分数占复配阻燃剂总量的1~3%的表面活性剂，充分混合构成。

其中，所述聚磷酸铵的聚合度为n≥1000，粒径尺寸为80~200目；所述膨胀石墨的粒度为80~200目，膨胀倍数为0.15~0.25 m³/kg；所述碳酸钙为轻质碳酸钙；所述成炭促进剂是氧化锌、硼酸锌和氧化镁中的一种；所述表面活性剂是硅烷偶联剂KH550和KH570中的一种。

所述润滑分散剂是聚乙烯蜡、硬脂酸和液体石蜡中的一种。