一种持久阻燃聚苯乙烯塑料及其制备方法与流程

[0001]
本发明属高分子化学合成领域，具体涉及一种持久阻燃聚苯乙烯塑料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高、刚度大、玻璃化温度高、性脆等，可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯为分散相，提高了材料的冲击强度，但产品不透明；间规聚苯乙烯为间同结构，采用茂金属催化剂生产，发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料。
[0003]
聚苯乙烯分子链由碳氢元素组成，容易燃烧，不具有阻燃性，在制备聚苯乙烯材料中，通常会添加阻燃剂，如中国专利cn102649858b公开了一种无卤阻燃聚苯乙烯泡沫复合材料及其制备方法，通过在聚苯乙烯材料中添加氢氧化镁、氢氧化铝、可膨胀石墨、炭黑、三聚氰胺、红磷、微胶囊包覆红磷、次磷酸铝、聚磷酸铵、异丁基次磷酸铝、苯基次磷酸铝、苯基异丁基次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯或磷酸三辛酯，得到一种密度低、具有优异的阻燃性和成炭性的聚苯乙烯泡沫复合材料。上述发明专利是将阻燃剂以物理混合方法添加入聚苯乙烯基材中，由于阻燃剂分子与聚苯乙烯基材之间结合作用较弱，阻燃剂分散的均匀性不易保证，此外也难以避免阻燃成分的流失问题，直接影响制品的长期阻燃性能。基于上述陈述，本发明提出了一种持久阻燃聚苯乙烯塑料及其制备方法。


技术实现要素：

[0004]
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种持久阻燃聚苯乙烯塑料及其制备方法，通过在聚苯乙烯分子链上接枝dhbap阻燃剂，使聚苯乙烯分子具有持久阻燃性。
[0005]
本发明的目的在于提供一种持久阻燃聚苯乙烯塑料。
[0006]
本发明的另一目在于是提供上述持久阻燃聚苯乙烯塑料的制备方法。
[0007]
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
[0008]
持久阻燃聚苯乙烯塑料的制备方法如下：
[0009]
按照重量配比制成：75～85质量份聚苯乙烯接枝dhbap共聚物，7～16质量份增韧剂，2.0～4.8质量份主抗氧剂，1.5～3.4质量份辅助抗氧剂，2.2～4.5质量份润滑剂在高速混合机中进行常温混合挤出、冷却和造粒，制备得到持久阻燃聚苯乙烯塑料。
[0010]
所述聚苯乙烯接枝dhbap共聚物，其结构式如下式(i)所示：
[0011][0012]
式中n的取值为19～25。
[0013]
上述聚苯乙烯接枝dhbap共聚物的制备方法如下：
[0014]
在支口烧瓶中加入双端羧基聚苯乙烯和四氢呋喃，缓慢滴加socl2进行酰氯化反应，在甲苯溶剂作用下，再将其与dhbap阻燃剂反应得到聚苯乙烯接枝dhbap共聚物。
[0015]
所述dhbap阻燃剂具有如下所示结构：
[0016][0017]
所述双端羧基聚苯乙烯、dhbap与socl2的摩尔比为1:5:5。
[0018]
所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
[0019]
所述主抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂264或抗氧剂565。
[0020]
所述辅助抗氧剂为抗氧剂168。
[0021]
所述润滑剂为液体石蜡、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。
[0022]
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
[0023]
(1)本发明提供了一种持久阻燃聚苯乙烯塑料，通过在聚苯乙烯分子链上接枝持久阻燃剂，使聚苯乙烯分子具有持久阻燃性。
[0024]
(2)本发明提供了一种持久阻燃聚苯乙烯塑料，克服了将阻燃剂以物理混合方法添加入聚苯乙烯基材，由于阻燃剂分子与聚苯乙烯基材之间结合作用较弱，阻燃剂分散的均匀性不易保证、难以避免阻燃成分的流失和直接影响制品的长期持久阻燃性能的问题。
附图说明
[0025]
图1为聚苯乙烯接枝dhbap共聚物的核磁氢谱图。
具体实施方式
[0026]
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0027]
实施例1
[0028]
将双端羧基聚苯乙烯(2.12g,1.0mmol)和20ml无水四氢呋喃thf加入50ml支口烧瓶中，升温至70℃后，滴加socl2(3.6ml,5.0mmol)，滴加完毕反应2.5h，结束反应后，减压蒸馏除去socl2和thf，得到双端羧基聚苯乙烯酰氯化产物，加适量的甲苯溶解。
[0029]
将dhbap(2.08g,5.0mmol)加入到50ml schlenk瓶中，抽充氮气三次后，n2保护下，加入30ml无水甲苯，升温至70℃，待dhbap完全溶解后注射入1ml吡啶，搅拌30min后，滴加上述溶解于甲苯的双端羧基聚苯乙烯酰氯化产物，继续升温至80℃继续反应2.5h，产物冷却到室温，经甲苯/甲醇不断溶解/沉淀循环两次后，真空45℃下烘干，得到聚苯乙烯接枝dhbap共聚物。
[0030]
实施例2
[0031]
按照重量配比制成：75质量份聚苯乙烯接枝dhbap共聚物，15质量份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，4质量份主抗氧剂1076，3质量份辅助抗氧剂168，3质量份液体石蜡在高速混合机中进行常温混合挤出、冷却和造粒，制备得到持久阻燃聚苯乙烯塑料。
[0032]
实施例3
[0033]
按照重量配比制成：80质量份聚苯乙烯接枝dhbap共聚物，12质量份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，3质量份主抗氧剂1076，2质量份辅助抗氧剂168，3质量份液体石蜡在高速混合机中进行常温混合挤出、冷却和造粒，制备得到持久阻燃聚苯乙烯塑料。
[0034]
实施例4
[0035]
按照重量配比制成：85质量份聚苯乙烯接枝dhbap共聚物，8质量份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，3质量份主抗氧剂1076，1质量份辅助抗氧剂168，3质量份液体石蜡在高速混合机中进行常温混合挤出、冷却和造粒，制备得到持久阻燃聚苯乙烯塑料。
[0036]
对比例1
[0037]
加工前，将聚苯乙烯在80℃下真空干燥10h，在双辊温度为235℃的开放式热炼机上加入100wt％聚苯乙烯，待其熔融包辊后，混炼10min后均匀出片，在平板硫化机上于240℃下热压10min、室温冷压8min、出片，在万能制样机上制备各种标准样条，进行持久阻燃性能测试。
[0038]
极限氧指数测试：根据标准tb/t 2701-1996进行测试。
[0039]
ul-94垂直燃烧测试：根据标准gb/t 2408-2008进行测试。
[0040]
本发明通过极限氧指数和ul-94垂直燃烧测试对聚苯乙烯的持久阻燃性能进行评价，结果如表1所示。
[0041]
表1为聚苯乙烯的持久阻燃性能。
[0042]
样品实施例2实施例3实施例4对比例1
loi(％)37.441.144.518.3ul-94v-0v-0v-0n.r
[0043]
从表1可以看出，本发明在聚苯乙烯聚合物链上接枝具有阻燃效果的dhbap能明显提高聚苯乙烯的持久阻燃性能。通过实施例2～4和比较例1的数据对比可看出，纯ps的loi仅为18.3％，当在聚苯乙烯分子链上接枝具有持久阻燃效果的dhbap来改性聚苯乙烯时，loi可以达到44.5％，有效提高聚苯乙烯的持久阻燃性能。
[0044]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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