一種膨脹阻燃環(huán)保型聚苯乙烯的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改性聚苯乙烯，具體是一種通過可膨脹石墨和聚磷酸銨混合，構成阻燃混合物，然后再加入表面活性劑進行高速混合的膨脹阻燃環(huán)保型聚苯乙烯。
【背景技術】
[0002]聚苯乙烯(PS)是由苯乙烯(SM)聚合而成的樹脂，是世界上用量最多的五大合成樹脂之一。熱導率較高，熱穩(wěn)定性較好，其拉伸和彎曲強度在通用塑料中最高，成型便捷，價格低廉，在建筑行業(yè)、包裝領域、電子電器行業(yè)等都有較為廣泛的應用。但是塑料都有一個致命的弱點就是易燃，聚苯乙烯也不例外，遇火時劇烈燃燒，伴隨的有熔融滴落現象，而且會有大量的熱放出，極易引發(fā)火災，嚴重限制了聚苯乙烯的適用范圍。隨著物質生活水平的提高以及科技的不斷進步，對聚苯乙烯進行阻燃改性成為一大趨勢。
[0003]聚苯乙烯的阻燃劑種類較多，一般分為反應型和添加型兩類。反應型阻燃劑是指隨溫度變化過程中，具有阻燃作用的基團會接到高分子鏈上，使基體本身的阻燃性得到了提高。它具有穩(wěn)定性能好、阻燃效率高、持久性好等優(yōu)點，但是合成阻燃劑的過程復雜，還會有副產物的生成。因此，在生活生產中占主導地位的還是添加型阻燃劑，由于鹵系阻燃劑有著良好的阻燃性能，因此長期以來其在添加型阻燃劑中占主導地位，如十溴二苯乙烷、溴化烷烴、溴化環(huán)氧樹脂等，但是阻燃過程中會放出有毒或是有腐蝕性的氣體，煙釋放量大，給人們再次帶來危害。許多國家已經提出或實施限用或禁用鹵系阻燃劑的規(guī)定。因此，環(huán)保型阻燃劑的使用受到了人們的青睞。
[0004]隨之而興起的是磷系、氮系、硅系以及膨脹類阻燃劑。在這些阻燃劑之中，人們用的最廣的是具有協(xié)同效應的阻燃劑。然而阻燃劑之間的比例又決定著協(xié)同效應的強弱，從而決定了塑料的阻燃性能的好壞。
[0005]如現有技術CN 103333423 A公開了“一種復配阻燃聚苯乙烯組合物及其制備方法”。其所述的阻燃劑為可膨脹石墨、聚磷酸銨、碳酸鈣以及成炭促進劑的混合物，將基體、阻燃劑以及各種助劑共混擠出，可得到阻燃性能較好的聚苯乙烯組合物，其極限氧指數達到30%左右。然而并沒有討論可膨脹石墨與聚磷酸銨之間的協(xié)同效應以及比例關系。
[0006]如現有技術CN100419028公開了 “兼具阻燃和導電功能的聚合物基功能復合材料”。所述的阻燃劑為可膨脹石墨與輔助阻燃劑(磷酸三乙酯、紅磷和聚磷酸銨)，簡單的討論了可膨脹石墨與輔助阻燃劑之間的比例，但是并沒有具體說明可膨脹石墨與聚磷酸銨之間的比例關系。
[0007]如現有技術CN103467807A公開了“一種無鹵阻燃PE給水管”。其中使用了阻燃劑可膨脹石墨、聚磷酸銨、氫氧化鎂、季戊四醇油酸酯等。雖然得到了阻燃性能較好的PE給水管，但是也沒有具體闡述可膨脹石墨與聚磷酸銨之間比例以及協(xié)同效應。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明要解決的具體問題是探討可膨脹石墨與聚磷酸銨之間的比例以及兩者的協(xié)同效應，同時獲得阻燃性能較好的一種膨脹阻燃環(huán)保型聚苯乙烯。
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術方案如下。
[0010]一種膨脹阻燃環(huán)保型聚苯乙烯，其所述聚苯乙烯的組成及其含量按質量份是:60?80份的聚苯乙烯樹脂；5?25份的可膨脹石墨；5?25份的聚磷酸銨；2?3份的表面活性劑；3?5份的分散劑；2?3份的抗氧劑，其中，可膨脹石墨和聚磷酸銨是阻燃劑，兩者的質量比是1: 3?4: I。
[0011]進一步地，所述聚苯乙烯的組成及其含量按質量份是70份的聚苯乙烯樹脂、22.5份可膨脹石墨、7.5份聚磷酸銨，2.5份表面活性劑，4分散劑和3抗氧劑；其中，可膨脹石墨和聚磷酸銨是阻燃劑，兩者的復配質量比是為3: I。
[0012]在上述技術方案中，所述阻燃劑是由可膨脹石墨與聚磷酸銨進行復配制成，復配方法是按可膨脹石墨與聚磷酸銨的質量份計總添加量是20?40，然后再按質量份計加2?3份的表面活性劑，置于高速混合機中進行混合，獲得復配阻燃劑。所述可膨脹石墨粒度為50?100目，膨脹倍率為300?400ml/g，起始膨脹溫度為150?200°C ;所述聚磷酸銨是II型聚磷酸銨，聚合度n ^ 1000，粒度為50?100目；所述表面活性劑是硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-550和ΚΗ-570中的一種；所述分散劑是硬脂酸、液體石蠟、硬脂酸鋇中的一種；所述抗氧劑是含硫抗氧劑、多酸抗氧劑1010和多酸抗氧劑168中的一種。
[0013]實現上述本發(fā)明所提供的一種膨脹阻燃環(huán)保型聚苯乙烯的技術方案，采用膨脹類阻燃劑石墨以及磷系阻燃劑聚磷酸銨進行復配，探討兩者之間的復配比例對其協(xié)同效應的影響，并獲得了最佳的配方，進一步提高了阻燃效率及熱穩(wěn)定性。
[0014]在本發(fā)明的上述技術方案中，添加可膨脹石墨和聚磷酸銨兩種阻燃劑，其中可膨脹石墨遇熱膨脹體積變大，增大了基體與熱源之間距離；聚磷酸銨遇熱分解為ΝΗ3、Η20等不燃性氣體，進一步降低了基體周圍氧濃度，而且也會產生聚磷酸、偏磷酸等粘結性物質，能夠很好地將膨脹物粘結到一起，生成致密的炭層，起到了氣相阻燃與凝聚相阻燃的作用，進而使聚苯乙烯熱穩(wěn)定性提高，達到了良好的阻燃效果。
[0015]在本發(fā)明的上述技術方案中，以合適的比例進行復配時，其極限氧指數可達到30%以上，UL-94為V-O級別；煙釋放量降低，無熔融滴落現象；產生的炭層厚而密實，這些都是由于協(xié)同效應的效果。而且在整個阻燃過程中，沒有毒氣體產生，熱釋放量很少，對環(huán)境友好，而且價格低廉。在建筑、汽車、電子電器以及包裝等領域具有很大的發(fā)展前途。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實驗向聚苯乙烯中加入相同份數(30份)不同比例阻燃劑之后所測得的極限氧指數圖。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】做出進一步的說明，但本發(fā)明并不限于這些【具體實施方式】。
[0018]實施例1
[0019]實施一種膨脹阻燃環(huán)保型聚苯乙烯的技術方案，其所述聚苯乙烯的組成及其含量按質量份是:70份的聚苯乙烯(PS)樹脂；24份的可膨脹石墨(EG) ;6份的聚磷酸銨(APP);2.5份的表面活性劑；4份的分散劑；3份的抗氧劑。
[0020]其中，可膨脹石墨與聚磷酸銨之間的質量比為4: 10
[0021]將上述配方中可膨脹石墨、聚磷酸銨以及表面活性劑KH-550在高速混合機中以800r/min混合10分鐘，取出在烘箱中80°C下烘干，得到復配阻燃劑；再將復配好的阻燃劑和PS、分散劑液體石錯、抗氧劑1010置于高速混合機中再以800r/min混合15分鐘，然后在雙螺桿擠出機中擠出造粒，擠出機的各段溫度分別為:一區(qū)間190°C ;二區(qū)間205°C ;三區(qū)間220°C;四區(qū)間215°C;機頭210°C;后經過注塑機注塑樣條進行檢測，按照GB/T 2406.2-2009測試樣條的極限氧指數性能，按照GB/T 2408-2008測試樣條的水平垂直燃燒性能。
[0022]所制得的聚苯乙烯基復合材料的氧指數值為30.2%，經過UL-94標準測