一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

[0001]
本发明属于聚合物材料技术领域，具体涉及一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
聚苯乙烯(polystyrene，ps)是五大通用塑料之一，具有良好的加工性、尺寸稳定性、低吸水性和电绝缘性能，被广泛应用于食品包装、建筑、汽车、电子电器等行业中。但是，聚苯乙烯由于分子结构的因素，其本身具有一些不可避免的缺陷，如韧性欠佳，抗冲击性能较弱，不耐环境应力开裂，热变形温度相对较低等，上述缺陷极大地限制了聚苯乙烯材料在工业中的应用。目前，将聚苯乙烯与其他材料进行共混改性或化学改性，以提高其冲击强度和韧性，是研究人员共通的思路。
[0003]
同时，聚苯乙烯与绝大部分聚合物一样，一旦与火焰接触即被点燃，移开火源后仍能燃烧，而且发烟量大、放热量大、还会释放出毒性气体。因此，将聚苯乙烯应用于电器产品壳体、建筑材料等具有防火安全要求的产品时，必须进行阻燃处理。
[0004]
cn104974438a公开了一种阻燃聚苯乙烯材料及其制备方法，所述阻燃聚苯乙烯材料由包括以下重量份的组分制成：聚苯乙烯100份，聚乙烯5～20份，有机蒙脱土3～10份，膨胀性阻燃剂10～25份，相容剂2～6份，聚乙烯缩丁醛2～8份，抗氧剂1～3份。所述阻燃聚苯乙烯材料通过十六烷基三甲基溴化铵预处理的蒙脱土和膨胀性阻燃剂配合使用，提高了对聚苯乙烯复合材料的阻燃效率；但是，阻燃填料的引入降低了聚苯乙烯的机械性能，使其韧性和抗冲击强度难以满足应用要求。
[0005]
cn107815033a公开了一种阻燃性聚苯乙烯塑料及其制备方法，所述阻燃性聚苯乙烯塑料包含复合阻燃剂和聚苯乙烯，所述复合阻燃剂包含含溴阻燃剂以及含硫阻燃剂和/或含磷阻燃剂，所述含溴阻燃剂为含溴的酚类化合物及其环氧树脂。该材料中，含溴阻燃剂与含硫阻燃剂和/或含磷阻燃剂在阻燃效果上具有协同作用，得到的聚苯乙烯塑料具有更强的阻燃性能；但是，该材料的缺口冲击强度较低，机械性能欠佳。
[0006]
cn1765978a公开了一种阻燃高抗冲聚苯乙烯组合物及其制备方法，通过将高抗冲聚苯乙烯树脂、溴类阻燃剂、氧化锑类辅助阻燃剂及平均粒径50～200nm、凝胶含量≥60％的粉末橡胶经熔融共混，得到阻燃高抗冲聚苯乙烯组合物。所述阻燃高抗冲聚苯乙烯组合物具有良好的阻燃性和冲击性，但其中含有大量的卤系阻燃剂，会带来比较严重的环境污染。
[0007]
虽然现有技术中已经许多具有阻燃性的聚苯乙烯材料，但是，阻燃剂的添加通常会影响其机械强度，尤其是韧性和耐冲击性能；而添加增韧剂又会导致阻燃性能的下降。目前的聚苯乙烯材料难以在阻燃性和高韧性之间取得良好的平衡。
[0008]
因此，开发一种具有高阻燃性、高韧性和高抗冲强度的聚苯乙烯材料，是本领域的研究重点。


技术实现要素：

[0009]
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用，所述聚苯乙烯复合材料采用乙烯基聚合物作为增韧组分，并添加无卤阻燃剂和硅烷偶联剂低聚物，通过组分的筛选和复配，使所述聚苯乙烯复合材料兼具优异的阻燃性和机械性能，显著提升了聚苯乙烯材料的韧性和抗冲击性能。
[0010]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0011]
第一方面，本发明提供一种聚苯乙烯复合材料，所述聚苯乙烯复合材料按照重量份包括如下组分：
[0012][0013]
本发明提供的聚苯乙烯复合材料中除基体材料聚苯乙烯之外，还包括乙烯基聚合物、有机过氧化物交联剂、硅烷偶联剂低聚物、增容剂和无卤阻燃剂。其中，所述乙烯基聚合物作为增韧剂，其与增容剂、有机过氧化物交联剂和硅烷偶联剂低聚物搭配使用，能够使基体材料聚苯乙烯与上述组分发生交联反应，在聚合物体系中形成稳定的化学键网络结构，实现对聚苯乙烯的增韧改性；同时，所述硅烷偶联剂低聚物能够对无卤阻燃剂进行包覆和改性，通过硅烷偶联剂低聚物在无卤阻燃剂和聚合物体相之间形成化学桥连作用，显著提升了无卤阻燃剂在聚合物体相中的分散性和相容性，避免因阻燃剂的引入而导致的聚合物共混材料中微观相态的改变以及机械性能的衰减。因此，本发明所述聚苯乙烯复合材料通过聚苯乙烯、乙烯基聚合物、有机过氧化物交联剂、硅烷偶联剂低聚物、增容剂和无卤阻燃剂协同复配，使所述聚苯乙烯复合材料具有优异的阻燃性和机械性能，尤其在韧性、抗冲击强度和拉伸强度方面有了突破性地提高。
[0014]
本发明中，所述聚苯乙烯的含量为80～100重量份，例如81重量份、83重量份、85重量份、87重量份、89重量份、90重量份、91重量份、93重量份、95重量份、97重量份或99重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0015]
所述乙烯基聚合物的含量为5～20重量份，例如6重量份、8重量份、10重量份、11重量份、13重量份、15重量份、17重量份或19重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0016]
所述有机过氧化物交联剂的含量为0.01～1重量份，例如0.03重量份、0.05重量份、0.08重量份、0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考
虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0017]
所述硅烷偶联剂低聚物的含量为0.01～2重量份，例如0.03重量份、0.05重量份、0.08重量份、0.1重量份、0.3重量份、0.5重量份、0.7重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.7重量份或1.9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0018]
所述增容剂的含量为1～5重量份，例如1.2重量份、1.5重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.5重量份、2.8重量份、3重量份、3.2重量份、3.5重量份、3.8重量份、4重量份、4.2重量份、4.5重量份或4.8重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0019]
所述无卤阻燃剂的含量为20～40重量份，例如21重量份、23重量份、25重量份、27重量份、29重量份、30重量份、31重量份、33重量份、35重量份、37重量份或39重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0020]
优选地，所述聚苯乙烯包括通用聚苯乙烯(gpps)、高抗冲聚苯乙烯(hips)或可发性聚苯乙烯(eps)中的任意一种或至少两种的组合。
[0021]
优选地，所述聚苯乙烯的熔融指数为0.1～50g/10min，例如0.3g/10min、0.5g/10min、0.8g/10min、1g/10min、3g/10min、5g/10min、8g/10min、10g/10min、12g/10min、15g/10min、18g/10min、20g/10min、22g/10min、25g/10min、28g/10min、30g/10min、32g/10min、35g/10min、38g/10min、40g/10min、42g/10min、45g/10min或48g/10min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0022]
优选地，所述乙烯基聚合物选自聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]
优选地，所述乙烯基聚合物的熔融指数为0.5～30g/10min，例如0.8g/10min、1g/10min、3g/10min、5g/10min、8g/10min、10g/10min、12g/10min、15g/10min、18g/10min、20g/10min、22g/10min、25g/10min或28g/10min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0024]
优选地，所述有机过氧化物交联剂包括过氧化-2-乙基己基碳酸酯、过氧化二异丙苯、过氧化叔丁酯、过氧化甲基异丁酮或二苯甲酰基过氧化物中的任意一种或至少两种的组合。
[0025]
优选地，所述过氧化-2-乙基己基碳酸酯包括过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯和/或过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯。
[0026]
优选地，所述硅烷偶联剂低聚物的数均分子量为400～1000g/mol，例如450g/mol、480g/mol、500g/mol、520g/mol、550g/mol、580g/mol、600g/mol、620g/mol、650g/mol、680g/mol、700g/mol、720g/mol、750g/mol、780g/mol、800g/mol、820g/mol、850g/mol、880g/mol、900g/mol、920g/mol、950g/mol、980g/mol，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0027]
优选地，所述硅烷偶联剂低聚物的硅烷偶联剂单体包括氨基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷或含硫硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为乙烯基硅烷偶联剂。
[0028]
优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。
[0029]
优选地，所述硅烷偶联剂低聚物采用如下方法制得，所述方法包括：硅烷偶联剂进行水解缩合反应，得到所述硅烷偶联剂低聚物。
[0030]
优选地，所述水解缩合反应在酸性催化剂存在下进行。
[0031]
优选地，所述水解缩合反应的反应体系ph值为2～5，例如2.1、2.3、2.5、2.7、2.9、3、3.1、3.3、3.5、3.7、3.9、4、4.1、4.3、4.5、4.7或4.9，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0032]
优选地，所述水解缩合反应的温度为25～60℃，例如28℃、30℃、32℃、35℃、38℃、40℃、42℃、45℃、48℃、50℃、52℃、55℃或58℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0033]
优选地，所述水解缩合反应的时间为3～7h，例如3.2h、3.5h、3.8h、4h、4.2h、4.5h、4.8h、5h、5.2h、5.5h、5.8h、6h、6.2h、6.5h或6.8h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0034]
优选地，所述增容剂包括sbs(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、sebs(氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)或eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为sbs。
[0035]
优选地，所述无卤阻燃剂包括无机金属阻燃剂、磷系阻燃剂或硼系阻燃剂中的任意一种或至少两种的组合。
[0036]
优选地，所述无机金属阻燃剂包括氢氧化铝和/或氢氧化镁。
[0037]
优选地，所述磷系阻燃剂包括红磷、磷酸铵或磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0038]
优选地，所述硼系阻燃剂包括硼砂、硼酸铵或偏硼酸钡中的任意一种或至少两种的组合。
[0039]
优选地，所述无卤阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、磷系阻燃剂和硼系阻燃剂的组合。
[0040]
优选地，所述无卤阻燃剂中氢氧化铝和氢氧化镁的质量百分含量之和为50～80％，例如51％、53％、55％、57％、59％、60％、61％、63％、65％、67％、69％、70％、71％、73％、75％、77％或79％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0041]
作为本发明的优选技术方案，所述无卤阻燃剂中含有氢氧化铝、氢氧化镁、磷系阻燃剂和硼系阻燃剂的组合，其中，氢氧化铝和氢氧化镁一方面作为复配阻燃剂，赋予所述聚苯乙烯复合材料优异的阻燃性；另一方面，二者作为无机填料，对材料体系具有良好的增强作用。所述磷系阻燃剂、硼系阻燃剂、氢氧化铝和氢氧化镁具有良好的协效阻燃性，将四类阻燃剂进行搭配，能够进一步提高氧指数，增强抑烟效果。
[0042]
优选地，所述聚苯乙烯复合材料中还包括填料、抗氧化剂、增塑剂或颜料中的任意一种或至少两种的组合。
[0043]
另一方面，本发明提供一种如上所述的聚苯乙烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0044]
(1)将硅烷偶联剂低聚物和无卤阻燃剂进行一段混合，得到的混合物与乙烯基聚合物和有机过氧化物交联剂进行二段混合，得到预混料；
[0045]
(2)将步骤(1)得到的预混料、增容剂和聚苯乙烯混合，挤出，得到所述聚苯乙烯复合材料。
[0046]
优选地，步骤(1)所述一段混合的温度为30～100℃，例如32℃、35℃、38℃、40℃、42℃、45℃、48℃、50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃、88℃、90℃、92℃、95℃或98℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0047]
优选地，步骤(1)所述一段混合的时间为5～30min，例如6min、8min、10min、12min、15min、18min、20min、22min、25min或28min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0048]
优选地，步骤(1)所述二段混合的温度为90～170℃，例如92℃、95℃、98℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃或165℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0049]
优选地，步骤(1)所述二段混合的时间为5～60min，例如10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min或55min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0050]
优选地，步骤(2)所述混合的温度为150～190℃，例如152℃、155℃、158℃、160℃、162℃、165℃、168℃、170℃、172℃、175℃、178℃、180℃、182℃、185℃或188℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0051]
优选地，步骤(2)所述混合的时间为10～60min，例如15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min或55min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0052]
优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：
[0053]
(1)将硅烷偶联剂低聚物和无卤阻燃剂在30～100℃条件下混合5～30min，得到的混合物与乙烯基聚合物和有机过氧化物交联剂在90～170℃条件下混合5～60min，得到预混料；
[0054]
(2)将步骤(1)得到的预混料、增容剂和聚苯乙烯在150～190℃混合10～60min，挤出，得到所述聚苯乙烯复合材料。
[0055]
另一方面，本发明提供一种如上所述的聚苯乙烯复合材料在建筑材料、家用电器、电子元器件或包装材料中的应用。
[0056]
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0057]
本发明提供的聚苯乙烯复合材料采用乙烯基聚合物作为增韧体系，通过聚苯乙烯、乙烯基聚合物、有机过氧化物交联剂、硅烷偶联剂低聚物、增容剂和无卤阻燃剂的协同复配，在聚合物体系中形成稳定的化学键网络结构，实现对聚苯乙烯的增韧改性，同时，所述无卤阻燃剂能够均匀稳定地分散并化学桥连于聚合物体系中，起到增强和阻燃的作用。所述聚苯乙烯复合材料的缺口冲击强度为125～134j/m，拉伸强度达到35.7～38.2mpa，弯
曲强度为86～89mpa，氧指数为27.7～29.3％，达到v-0阻燃级别，兼具优异的阻燃性、韧性和抗冲击强度，能够充分满足聚苯乙烯复合材料在电器产品壳体材料以及建筑材料中的应用要求。
具体实施方式
[0058]
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0059]
制备例1
[0060]
一种硅烷偶联剂低聚物，具体为乙烯基三乙氧基硅烷低聚物，制备方法如下：室温下向1mol乙烯基三乙氧基硅烷中缓慢加入800ml盐酸水溶液(ph值为3)，升温至50℃进行水解缩合反应5h，将反应液降温，旋蒸除去生成的乙醇，以及溶剂，得到所述硅烷偶联剂低聚物；通过凝胶色谱法(gpc)测得其数均分子量为695g/mol。
[0061]
制备例2
[0062]
一种硅烷偶联剂低聚物，具体为乙烯基三甲氧基硅烷低聚物，制备方法如下：室温下向1mol乙烯基三甲氧基硅烷中缓慢加入700ml盐酸水溶液(ph值为2.5)，升温至50℃进行水解缩合反应6h，将反应液降温，旋蒸除去生成的甲醇，以及溶剂，得到所述硅烷偶联剂低聚物；通过gpc测得其数均分子量为573g/mol。
[0063]
实施例1
[0064]
本实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：
[0065][0066]
其中，聚苯乙烯为通用聚苯乙烯(购自江苏中兴国安新材料，gpps-535)，乙烯基聚合物为线性低密度聚乙烯(lldpe，7042)，sbs(yh-792，苯乙烯和丁二烯的嵌段比为2:3)，无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、红磷和偏硼酸钡以质量比4:4:1:1的组合物。
[0067]
所述聚苯乙烯复合材料的制备方法如下：
[0068]
(1)将乙烯基三乙氧基硅烷低聚物和无卤阻燃剂在70℃条件下混合15min，得到的混合物与lldpe、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯在120℃条件下混合40min，得到预混料；
[0069]
(2)将步骤(1)得到的预混料、sbs和聚苯乙烯在170℃混合30min，挤出，得到所述聚苯乙烯复合材料。
[0070]
实施例2
[0071]
本实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：
[0072][0073][0074]
其中，聚苯乙烯为通用聚苯乙烯(购自江苏中兴国安新材料，gpps-535)，乙烯基聚合物为线性低密度聚乙烯(lldpe，7042)，sbs(yh-792，苯乙烯和丁二烯的嵌段比为2:3)，无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸三苯酯和硼砂以质量比3:4:1:2的组合物。
[0075]
所述聚苯乙烯复合材料的制备方法如下：
[0076]
(1)将乙烯基三乙氧基硅烷低聚物和无卤阻燃剂在50℃条件下混合30min，得到的混合物与lldpe、过氧化二异丙苯在160℃条件下混合15min，得到预混料；
[0077]
(2)将步骤(1)得到的预混料、sbs和聚苯乙烯在155℃混合60min，挤出，得到所述聚苯乙烯复合材料。
[0078]
实施例3
[0079]
本实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：
[0080][0081]
其中，聚苯乙烯为通用聚苯乙烯(江苏中兴国安新材料，gpps-535)，乙烯基聚合物为线性低密度聚乙烯(lldpe，7042)，sbs(yh-792，苯乙烯和丁二烯的嵌段比为2:3)，无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸铵和硼酸铵以质量比3:3:2:2的组合物。
[0082]
所述聚苯乙烯复合材料的制备方法如下：
[0083]
(1)将乙烯基三乙氧基硅烷低聚物和无卤阻燃剂在90℃条件下混合8min，得到的混合物与lldpe、过氧化苯甲酸叔丁酯在105℃条件下混合20min，得到预混料；
[0084]
(2)将步骤(1)得到的预混料、sbs和聚苯乙烯在185℃混合20min，挤出，得到所述聚苯乙烯复合材料。
[0085]
实施例4
[0086]
本实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，按照重量份包括如下组分：
[0087][0088]
其中，聚苯乙烯为通用聚苯乙烯(江苏中兴国安新材料，gpps-535)，乙烯基聚合物为线性低密度聚乙烯(lldpe，7042)，sbs(yh-792，苯乙烯和丁二烯的嵌段比为2:3)，无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、红磷和偏硼酸钡以质量比4:3:2:1的组合物。
[0089]
所述聚苯乙烯复合材料的制备方法与实施例1相同。
[0090]
实施例5
[0091]
本实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，其与实施例1的区别仅在于，无卤阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁1:1的组合物；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
[0092]
实施例6
[0093]
本实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，其与实施例1的区别仅在于，无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、红磷和偏硼酸钡以质量比2:2:3:3的组合物；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
[0094]
实施例7
[0095]
本实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，其与实施例1的区别仅在于，无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁和红磷以质量比比4:4:2的组合物；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
[0096]
实施例8
[0097]
本实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，其与实施例1的区别仅在于，无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁和偏硼酸钡以质量比比4:4:2的组合物；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
[0098]
实施例9
[0099]
本实施例提供一种聚苯乙烯复合材料，其与实施例1的原料和配比均相同，区别仅在于，制备方法如下：
[0100]
将乙烯基三乙氧基硅烷低聚物、无卤阻燃剂、lldpe、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、sbs和聚苯乙烯在170℃混合90min，挤出，得到所述聚苯乙烯复合材料。
[0101]
对比例1
[0102]
本对比例提供一种聚苯乙烯复合材料，其与实施例1的区别仅在于，不含有乙烯基三乙氧基硅烷低聚物；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
[0103]
对比例2
[0104]
本对比例提供一种聚苯乙烯复合材料，其与实施例1的区别仅在于，将乙烯基三乙氧基硅烷低聚物用等量的乙烯基三乙氧基硅烷替换；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
[0105]
对比例3
[0106]
本对比例提供一种聚苯乙烯复合材料，其与实施例1的区别仅在于，不含有过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
[0107]
对比例4
[0108]
本对比例提供一种聚苯乙烯复合材料，其与实施例1的区别仅在于，无卤阻燃剂的含量为50重量份；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
[0109]
对比例5
[0110]
本对比例提供一种聚苯乙烯，即通用聚苯乙烯gpps-535。
[0111]
性能测试：
[0112]
将实施例1～9、对比例1～5提供的聚苯乙烯复合材料经过注塑制成标准样条，进行机械性能和阻燃性能的测试，具体方法如下：
[0113]
(1)缺口冲击强度：单位为j/m，按照标准astm d256-2010中记载的方法进行测试；
[0114]
(2)拉伸强度：按照标准astm d638-2010中记载的方法进行测试；
[0115]
(3)弯曲强度：按照标准astm d790-2017中记载的方法进行测试；
[0116]
(4)阻燃性：氧指数的测试按照国家标准gb/t 24062-2009中记载的方法进行；按照ul-94标准测试阻燃性；
[0117]
通过上述方法得到的测试结果如表1所示。
[0118]
表1
[0119][0120]
根据表1的数据可知，相比于未经改性的通用聚苯乙烯(对比例5)，本发明提供的聚苯乙烯复合材料表现出优异的机械性能和阻燃性能，其缺口冲击强度达到125～134j/m，拉伸强度为35.7～38.2mpa，弯曲强度为86～89mpa，氧指数达到27.7～29.3％，ul-94阻燃性为v-0级别，兼具优异的阻燃性、韧性和抗冲击强度，能够充分满足聚苯乙烯复合材料在电器产品壳体材料以及建筑材料中的应用要求。
[0121]
本发明通过特定重量份的聚苯乙烯、乙烯基聚合物、有机过氧化物交联剂、硅烷偶联剂低聚物、增容剂和无卤阻燃剂进行组合复配，赋予了所述聚苯乙烯复合材料机械强度和阻燃性能，有机过氧化物交联剂和硅烷偶联剂低聚物的引入使聚合物体系中形成稳定的化学键网络结构，实现对聚苯乙烯的增韧改性。如果复合材料中不包括有机过氧化物交联剂或硅烷偶联剂低聚物的任意一种(对比例1、3)，或使用普通的硅烷偶联剂进行替换(对比例2)，则会使聚苯乙烯复合材料的机械性能显著降低，无卤阻燃剂在聚合物基体中的分散性和相容性变差，阻燃性能也有所下降。
[0122]
同时，本发明采用硅烷偶联剂低聚物对无卤阻燃剂进行表面包覆和改性，显著改
善了无卤阻燃剂在聚合物体相中的分散性和相容性；如果制备过程中不包括二者单独混合和改性的步骤，而是将所有原料同步加入(实施例9)，则会影响复合材料的增韧改性效果和阻燃性能。此外，本发明所述无卤阻燃剂优选为氢氧化铝、氢氧化镁、磷系阻燃剂和硼系阻燃剂的组合，其中，氢氧化铝和氢氧化镁组成的无机金属阻燃剂一方面具有良好的阻燃性，而且其作为粉体填料，对材料具有一定的增强作用；磷系阻燃剂和硼系阻燃剂具有协效阻燃性，四种组分相互配合，能够进一步提高氧指数，增强抑烟效果，任一组分的缺失或含量过低都会导致阻燃性能的降低(实施例5、6、7、8)。
[0123]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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