[發(fā)明專利]一種硅烷改性富磷雜化聚苯乙烯復(fù)合材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611161790.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106832628A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳躍強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽華宇管道制造有限公司
• 主分類號(hào): C08L25/06
• 分類號(hào): C08L25/06;C08K13/02;C08K3/32;C08K3/28;C08K5/5419
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅烷改性富磷雜化聚苯乙烯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

作為一種大規(guī)模應(yīng)用的通用熱塑性材料，聚苯乙烯因具有優(yōu)異的耐熱、低密度、機(jī)械耐久和加工等性能而廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、電子電器等領(lǐng)域。然而PS是一種高度易燃材料，它的燃燒特性與其在熱降解過(guò)程中的熱解行為、釋放氣體產(chǎn)物種類及其化學(xué)成分密切相關(guān)。此外，其燃燒不僅會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的熔融滴落而且會(huì)釋放大量有毒煙氣，從而導(dǎo)致重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。研究表明， 石墨狀石墨相氮化碳作為一種二維納米材料可應(yīng)用于聚合物材料的阻燃。然而產(chǎn)生了兩個(gè)重要問(wèn)題:(1)石墨相氮化碳在聚苯乙烯中分散較差;(2)石墨相氮化碳的阻燃效率低，難使阻燃PS復(fù)合材料滿足實(shí)際應(yīng)用。本發(fā)明主要致力于提高石墨相氮化碳在PS中的分散和增強(qiáng)PS/石墨相氮化碳復(fù)合材料的熱性能和阻燃性能；近些年，聚合物納米復(fù)合材料由于具有比純聚合物或者聚合物復(fù)合材料更加優(yōu)異的性能而受到廣泛關(guān)注。聚合物納米復(fù)合材料通常在低添加量，一般為2-10wt%時(shí)具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，如增強(qiáng)的力學(xué)性能、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性、介電性能、阻燃性能等；

近年來(lái)，"添加型"阻燃劑因具有良好加工性能而廣泛應(yīng)用于PS材料的阻燃領(lǐng)域。它們一般經(jīng)物理共混的方式添加到高分子基體中。這種方法通常是制備商用阻燃聚合物材料最經(jīng)濟(jì)的方法；盡管有機(jī)含磷化合物種類繁多，但真正能作為商用化阻燃劑的品種并不多，這主要是由于很多含磷化合物具有差的熱穩(wěn)定性，無(wú)法滿足大多數(shù)聚合物材料的加工要求。目前，常用的有機(jī)磷系阻燃劑包括磷酸酯、磷酸酯和次磷酸酯及其鹽。含磷阻燃劑不僅可通過(guò)成炭方式起到凝聚相阻燃作用，還可通過(guò)在氣相中起到氣相阻燃作用。主要有兩種成炭機(jī)理提高PS的阻燃性能:(a)與聚合物材料熱解有關(guān)化學(xué)反應(yīng)路線的改變導(dǎo)致碳渣生成;(b)與含碳化合物反應(yīng)形成保護(hù)性炭層。實(shí)際上，大部分磷基阻燃劑易于與聚合物反應(yīng)或在聚相中被氧化生成礙酸，其他的一部分則通過(guò)氣相阻燃機(jī)理提高材料的阻燃性能。到目前為止，含磷阻燃劑己經(jīng)廣泛用于制備阻燃PS復(fù)合材料；

PS材料作為一種通用熱塑性高分子材料應(yīng)用廣泛且全世界對(duì)其需求越來(lái)越大。盡管PS材料相對(duì)于傳統(tǒng)材料有很多優(yōu)勢(shì)，如尺寸穩(wěn)定性好、耐熱性高、密度低、機(jī)械耐性久和加工工藝簡(jiǎn)單等，但其具有高度易燃的缺點(diǎn)，尤其在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放大量的有毒煙氣和發(fā)生嚴(yán)重的烙融滴落，這會(huì)給人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的危害，從而使其在某些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。因此對(duì)PS材料進(jìn)行阻燃處理是擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域的有效途徑。石墨相氮化碳在相對(duì)低的添加量時(shí)能提高聚合物材料的阻燃性能。然而，聚合物/石墨相氮化碳納米復(fù)合材料不能提供足夠的阻燃效率以期滿足材料的實(shí)際應(yīng)用。考慮到PS納米復(fù)合材料具有的優(yōu)點(diǎn)，如何將這種層狀化合物與其他阻燃劑結(jié)合起來(lái)給予該聚合物材料多種優(yōu)異性能是一個(gè)相當(dāng)重要的問(wèn)題；

近年來(lái)，次磷酸鋁作為一種高效的無(wú)商阻燃劑，因其阻燃高效性和環(huán)境友好性，己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于聚酰胺、聚酯及聚乙烯醇等聚合物材料的阻燃領(lǐng)域。然而次磷酸鋁有一些諸如與聚合物相容性差的缺點(diǎn)，且其本身具有一定的火災(zāi)危險(xiǎn)性。受熱時(shí)，次磷酸鋁會(huì)分解產(chǎn)生大量磷化氨，而且磷化氨是一種易燃?xì)怏w，甚至在極端條件下會(huì)形成爆炸性混合氣體。而且，其中釋放的熱量又會(huì)加速次磷酸鹽的分解，從而造成更大的損害。因此，克服這些缺陷尤其重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種硅烷改性富磷雜化聚苯乙烯復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種硅烷改性富磷雜化聚苯乙烯復(fù)合材料，它是由下述重量份的原料制成的：

石墨相氮化碳10-1一水合次磷酸3-4、多聚甲醛1-2、三乙胺0.8-1、二氯化磷酸苯酯3-5、十八水合硫酸鋁1-2、0.1-0.2mol/l的鹽酸2-3、聚苯乙烯100-110、乙腈適量、去離子水適量、無(wú)水乙醇適量、8-羥基喹啉0.5-1、磷酸三乙酯1-2、芐基三乙基氯化銨1.7-2、二苯基硅二醇2-4、環(huán)烷酸鋰0.04-0.1、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷0.1-0.3、鉬酸銨2-3、三氧化二銻1-2、無(wú)水乙醇、乙腈適量。

一種所述的硅烷改性富磷雜化聚苯乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述三氧化二銻、芐基三乙基氯化銨混合，加入到混合料重量90-100倍的去離子水中，攪拌均勻，得阻燃水溶液；