[发明专利]一种聚苯乙烯阻燃材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚苯乙烯阻燃材料及其制备方法和应用，所述聚苯乙烯阻燃材料的制备原料包括苯乙烯、反应型含磷阻燃剂、增韧橡胶和引发剂，所述反应型含磷阻燃剂具有如式I或式II所示结构，含有乙烯基团；所述反应型含磷阻燃剂与苯乙烯共同作为单体参与自由基聚合反应，最终以分子链片段的形式存在于聚苯乙烯中，避免了小分子析出、水溶或水解现象，真正实现高效稳定的环保型阻燃。本发明提供的聚苯乙烯阻燃材料具有优异的阻燃性能和机械性能，且制备工艺简单，具有广阔的产业化应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚苯乙烯阻燃材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚苯乙烯(缩写为PS)是五大通用型合成树脂之一，是由苯乙烯单体经过自由基聚合形成的聚合物。通用聚苯乙烯是苯乙烯的均聚物，分子量约5万～30万，玻璃化转变温度95℃，其大分子链的侧基为苯环，苯环的无规排列决定了通用聚苯乙烯是一种典型的硬塑料，透明色浅，流动性好，易加工成型，电性能较好，但有性脆、不耐溶剂、不耐紫外光和氧、伸长率仅有1～3％等缺点。为了改善通用聚苯乙烯的脆性问题，人们将苯乙烯单体与顺丁橡胶接枝共聚得到高抗冲聚苯乙烯(简写为HIPS)，由橡胶相和聚苯乙烯相构成两相体系，从而大幅度提升了聚苯乙烯的韧性和抗冲击性，被广泛应用于电气元件、家用电器、办公设备、汽车零部件等的内衬和外壳材料。

聚苯乙烯类材料普遍易燃，其极限氧指数只有18％左右，离开火源后能持续燃烧，且放热量大、发烟量大，并释放有毒气体。为了提高聚苯乙烯的使用安全性，必须对聚苯乙烯进行阻燃改性。

CN102219929A公开了一种改性氢氧化镁阻燃剂和其组成的高抗冲聚苯乙烯复合阻燃材料及其制法，所述改性氢氧化镁阻燃剂由平均粒径为1～100μm、BET比表面为0.5～20m²/g的氢氧化镁粉末经磺化高抗冲聚苯乙烯表面处理得到，所述高抗冲聚苯乙烯复合阻燃材料中包括高抗冲聚苯乙烯、上述改性氢氧化镁阻燃剂和其它聚苯乙烯的常用助剂，所述复合阻燃材料具有良好的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，阻燃性优异，氧指数可达到29％。

CN100372886C公开了一种阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法，所述组合物中包含100重量份的聚苯乙烯、8～25重量份的有卤阻燃剂和2～6重量份数的协同阻燃剂；其中有卤阻燃剂为十溴二苯乙烷与热稳定型六溴环十二烷的混合物，且二者的混合比例为2:1～1:2，协同阻燃剂为三氧化二锑。将上述组分熔融共混而制得阻燃聚苯乙烯组合物具有良好的阻燃性能，阻燃级别可达FV-0级，氧指数可达28％，适用于多种恶劣环境。

CN108178883A公开了一种阻燃剂选择性分布的无卤阻燃聚苯乙烯及其制备方法，所述无卤阻燃聚苯乙烯由聚苯乙烯、阻燃剂、成炭剂和阻燃协效剂在热压工艺下制成，其中阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸铵或三聚氰胺磷酸盐中的一种或几种的混合，成炭剂为季戊四醇、双季戊四醇或酚醛树脂中的一种或其中几种的混合物，阻燃协效剂为石墨烯、纳米石墨微片和纳米石墨粉等碳材料；所述无卤阻燃聚苯乙烯中阻燃剂用量低，阻燃效果好，极限氧指数为28～37％。

然而在现有技术中，氢氧化镁、石墨等无机阻燃剂的阻燃效率较低，需要大量加入才能实现良好的阻燃效果，但无机填料的大量加入对材料的机械性能会有所影响；含有溴等卤素的阻燃物质虽然阻燃性能优异，但其燃烧时会产生二噁英等难以降解的产物，造成严重的环境污染，危害人体健康；添加型磷氮无卤阻燃材料的燃烧产物虽然不会造成环境污染，但在生产、保管、使用、报废处理过程中由于具有迁移性、析出性，并且多数添加型阻燃剂易水解等原因，其分子、分解物或水溶物会进入环境中，污染环境，因此无法实现真正的环保型阻燃。

因此，开发一种真正可以做到安全环保阻燃的高性能聚苯乙烯材料来满足应用要求，是本领域的研究重点。

发明内容