[發明專利]一種富磷雜化聚苯乙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201611161798.3
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106832629A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 吳躍強
• 申請（專利權）人: 安徽華宇管道制造有限公司
• 主分類號: C08L25/06
• 分類號: C08L25/06;C08L23/30;C08K13/02;C08K3/32;C08K3/28
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其涉及一種富磷雜化聚苯乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

作為一種大規模應用的通用熱塑性材料，聚苯乙烯因具有優異的耐熱、低密度、機械耐久和加工等性能而廣泛應用于汽車、建筑、電子電器等領域。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程中的熱解行為、釋放氣體產物種類及其化學成分密切相關。此外，其燃燒不僅會產生嚴重的熔融滴落而且會釋放大量有毒煙氣，從而導致重大人員傷亡和財產損失。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用于聚合物材料的阻燃。然而產生了兩個重要問題:(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復合材料滿足實際應用。本發明主要致力于提高石墨相氮化碳在PS中的分散和增強PS/石墨相氮化碳復合材料的熱性能和阻燃性能；近些年，聚合物納米復合材料由于具有比純聚合物或者聚合物復合材料更加優異的性能而受到廣泛關注。聚合物納米復合材料通常在低添加量，一般為2-10wt%時具有優異的物理化學性能，如增強的力學性能、耐腐蝕性、熱穩定性、介電性能、阻燃性能等；

近年來，"添加型"阻燃劑因具有良好加工性能而廣泛應用于PS材料的阻燃領域。它們一般經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濟的方法；盡管有機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定性，無法滿足大多數聚合物材料的加工要求。目前，常用的有機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成炭方式起到凝聚相阻燃作用，還可通過在氣相中起到氣相阻燃作用。主要有兩種成炭機理提高PS的阻燃性能:(a)與聚合物材料熱解有關化學反應路線的改變導致碳渣生成;(b)與含碳化合物反應形成保護性炭層。實際上，大部分磷基阻燃劑易于與聚合物反應或在聚相中被氧化生成礙酸，其他的一部分則通過氣相阻燃機理提高材料的阻燃性能。到目前為止，含磷阻燃劑己經廣泛用于制備阻燃PS復合材料；

PS材料作為一種通用熱塑性高分子材料應用廣泛且全世界對其需求越來越大。盡管PS材料相對于傳統材料有很多優勢，如尺寸穩定性好、耐熱性高、密度低、機械耐性久和加工工藝簡單等，但其具有高度易燃的缺點，尤其在燃燒過程中會釋放大量的有毒煙氣和發生嚴重的烙融滴落，這會給人們的生命安全和財產帶來嚴重的危害，從而使其在某些特殊領域的應用受到限制。因此對PS材料進行阻燃處理是擴展其應用領域的有效途徑。石墨相氮化碳在相對低的添加量時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合材料不能提供足夠的阻燃效率以期滿足材料的實際應用。考慮到PS納米復合材料具有的優點，如何將這種層狀化合物與其他阻燃劑結合起來給予該聚合物材料多種優異性能是一個相當重要的問題；

近年來，次磷酸鋁作為一種高效的無商阻燃劑，因其阻燃高效性和環境友好性，己經被廣泛應用于聚酰胺、聚酯及聚乙烯醇等聚合物材料的阻燃領域。然而次磷酸鋁有一些諸如與聚合物相容性差的缺點，且其本身具有一定的火災危險性。受熱時，次磷酸鋁會分解產生大量磷化氨，而且磷化氨是一種易燃氣體，甚至在極端條件下會形成爆炸性混合氣體。而且，其中釋放的熱量又會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。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種富磷雜化聚苯乙烯復合材料及其制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種富磷雜化聚苯乙烯復合材料，它是由下述重量份的原料制成的：

馬來酸二丁酯2-3、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、聚苯乙烯100-110、乙腈適量、去離子水適量、無水乙醇適量、0.1-0.2mol/l的鹽酸2-3、二苯基咪唑啉0.4-1、三異丙醇胺0.1-0.2、二丙酮醇3-4、辛基硫醇錫0.5-1、氧化聚乙烯蠟1-2、二甲基二烯丙基氯化銨0.7-2、六甲基環三硅氧烷0.1-0.2、無水乙醇、乙腈適量。

一種所述的富磷雜化聚苯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述三異丙醇胺、石墨相氮化碳混合，加入到混合料重量100-130倍的去離子水中，超聲10-20分鐘，得石墨相氮化碳分散液；