[發明專利]一種聚苯乙烯無鹵環保阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310236857.9
• 申請日: 2013-06-15
• 公開（公告）號: CN103333424A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 魏麗喬;高向華;蘇超;李全紅;許并社
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C08L25/06
• 分類號: C08L25/06;C08K13/04;C08K3/32;C08K7/24;C08K3/04;C08K3/26
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種聚苯乙烯及其阻燃劑，具體地是一種應用于聚苯乙烯的無鹵環保阻燃劑。

背景技術

聚苯乙烯(PS)是全球產量最大的樹脂之一，因其無毒、密度小、耐化學腐蝕和電絕緣性好，廣泛應用于電子/電器、汽車、建筑、玩具、包裝等領域。但聚苯乙烯極易燃燒，燃燒時強烈氧化裂解造成的融滴現象嚴重以及有毒氣體的釋放等缺點嚴重制約了其在有防火要求的領域推廣使用。隨著人們對于安全的要求日益提高，阻燃聚苯乙烯的開發備受青睞。

向聚苯乙烯樹脂中加入阻燃劑能夠提高其阻燃性能，其常用的阻燃劑是鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、無機阻燃劑以及膨脹型阻燃劑。使用鹵系阻燃劑能夠有效提高其阻燃性，但是其燃燒過程中，煙釋放量大，熔融現象明顯，易釋放出有毒或腐蝕性氣體產生“二次危害”，最近研究表明多溴二苯醚類物質在燃燒時能產生致癌物質。目前，國內外提出或者已經施行禁用或限用鹵系阻燃劑的條例規定。而常見的無鹵阻燃劑存在著阻燃效率低，與聚苯乙烯的相容性不好的問題。造成制作成本高，添加量大，聚苯乙烯性能下降嚴重的問題，不利大面積推廣。

CN102585375A公開了“一種聚丙烯專用無鹵環保阻燃劑”。以包覆性聚磷酸銨，高效成炭劑，協效成炭劑，成炭促進劑，抗滴落劑等改性聚丙烯，得到一種無鹵的環保阻燃劑。其雖然描述了聚磷酸銨與膨脹石墨的協同阻燃作用，但是其基體為聚丙烯，并沒有說明其在聚苯乙烯中的應用，且沒有應用到碳酸鈣，從而有可能存在炭層結構強度不夠的問題。

CN1850911A公開了一種“兼具阻燃和導電功能的聚合物基功能復合材料”。以膨脹石墨，可膨脹石墨為主阻燃劑，以紅磷，聚磷酸銨等為輔助阻燃劑，得到一種兼具阻燃和導電功能的聚合物基復合材料。其成本較高，且在試驗中發現燃燒后炭層結構不夠的問題突出。

CN102277030A公開了“一種用于涂料阻燃的高效環保阻燃劑”。以聚磷酸銨，季戊四醇，茶皂素等組成一種涂料阻燃劑，從而得到一種較好的阻燃涂料。其主要應用于阻燃涂料之中，并未提及在樹脂之中的應用。且未添加膨脹石墨及碳酸鈣。

發明內容

本發明的問題是在克服單純使用聚磷酸銨和膨脹石墨成本高，以及在樹脂中應用膨脹石墨后其炭層的結構強度不夠的問題，并提供一種聚苯乙烯無鹵環保阻燃劑及其制備方法。

一種無鹵環保阻燃劑的技術方案如下：

原料的組成及含量按質量份為：聚磷酸銨30~70份、膨脹石墨10~50份、碳酸鈣10~25份、成炭促進劑3~5份、表面活性劑0.5~3份。

進一步地，原料的組成及含量按質量份為：聚磷酸銨55份、膨脹石墨25份、碳酸鈣15份、成炭促進劑5份、表面活性劑3份。

在上述方案中，所述聚磷酸銨的聚合度為n≥1000，粒徑尺寸為80~200目；所述膨脹石墨的尺寸為80~200目，膨脹倍數為0.15~0.25?m3/kg；所述碳酸鈣為輕質碳酸鈣；所述成炭促進劑為氧化鋅、硼酸鋅、氧化鎂的一種；所述表面活性劑為硅烷偶聯劑KH550、KH570的一種。

一種無鹵環保阻燃劑制備方法的技術方案如下：

按上述的原料組成及其含量的質量份數稱取原料，再將聚磷酸銨，膨脹石墨，碳酸鈣，成炭促進劑加入高速混合機，升溫至90~130℃，在800~1200r/min的轉速高速混合3~5min，混合為復配阻燃劑后，再加入復配阻燃劑總質量的1~3%的表面活性劑，繼續高速混合5~8min，即制得無鹵環保阻燃劑。

實現本發明所提供的一種無鹵環保阻燃劑及其制備方法，其所制得的無鹵環保阻燃劑具有高阻燃性，高抑煙性，能夠有效的抑制聚苯乙烯燃燒過程中的熔融滴落現象的特點，同時在該體系中未引入鹵系元素，阻燃過程對環境造成的污染小，產生對人體有害的物質少，而且對基體的力學性能影響小。相對于同等阻燃性能的材料，價格更加低廉。是一種阻燃效率高且污染性小的材料。

附圖說明

圖1殘渣的SEM掃描圖：圖中是純PS燃燒之后殘渣的SEM掃描圖像。?

圖2殘渣的SEM掃描圖：圖中是添加阻燃劑的PS燃燒之后殘渣的SEM掃描圖像。

具體實施方式

??下面對本發明的具體實施方式作出進一步的說明。

具體實施方式1

實施本發明所提供的一種聚苯乙烯無鹵環保阻燃劑，該無鹵環保阻燃劑的組成及其含量按質量份組成如下：

30~70份的聚磷酸銨，所述聚磷酸銨是Ⅱ型聚磷酸銨，其聚合度為n≥1000，粒徑尺寸為80~200目。