一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料及其制备方法与流程

本发明属于聚苯乙烯树脂，具体涉及一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料及其制备方法。

背景技术：

1、高抗冲聚苯乙烯(hips)，是由弹性体改性聚苯乙烯制成的热塑性材料。由橡胶相和连续的聚苯乙烯相构成的两相体系，hips在冲击性能和加工性能方面有很宽的范围，使其具有广泛的应用，如用于汽车、器械、电动产品、家具、家庭用具、电信、电子、计算机、一次性用品、医药、包装和娱乐市场。但是hips本身属于易燃、可燃材料，氧指数为17％，在燃烧时热释放速率高，热值大，火焰传播速度快，不易熄灭，极大地限制了其应用。

2、公开号为cn101864137a的专利申请公开了一种高抗冲防阴燃聚苯乙烯组合物及其制备方法，所述组合物包含有高抗冲聚苯乙烯70～85份，阻燃剂8～15份，辅助阻燃剂3～4.5份，稳定剂0.2～1.5份；润滑剂0.2～1.0份；扩散油0～0.5份；其他助剂0.2％重量百分比。该发明中通过改善阻燃剂的分散性，使基体树脂充分包裹阻燃剂，在材料受力时减少应力集中点，从而提高材料的物理机械性能。但由于含卤素阻燃剂制备的阻燃材料在燃烧时发烟量大并释放有毒和腐蚀性的卤化氢气体，安全性较低，另外，hips含有不稳定的橡胶相，在使用过程中会由于光、热、氧等外部因素使其分子链发生断裂，容易导致表面黄变、龟裂甚至粉化使得hips寿命下降。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料及其制备方法，以解决高抗冲聚苯乙烯树脂阻燃性能较差的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料，包括如下重量份原料：

4、100份高抗冲聚苯乙烯、15-20份聚硼硅氧烷、10-20份阻燃剂、15-20份聚苯醚和3-4份硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛；所述阻燃剂为支化聚乙烯亚胺和苯乙烯-马来酸酐共聚物的反应合成。

5、进一步地，所述阻燃剂通过如下步骤制备：将支化聚乙烯亚胺和苯乙烯-马来酸酐共聚物加入丙酮中，搅拌分散，加入三乙胺调节体系为碱性，室温搅拌反应得到阻燃剂。用与聚苯乙烯相容性较好的苯乙烯-马来酸酐共聚物与含氮量较高的支化聚乙烯亚胺发生伯胺与酸酐基团之间开环酰胺化反应，制备一种即与聚苯乙烯相容性好又含n阻燃元素的大分子阻燃剂，以期改变小分子阻燃剂在材料中易迁移的缺点。

6、进一步地，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物通过如下步骤制备：

7、将马来酸酐、苯乙烯和过氧化苯甲酰加入丙酮中，加入叔十二硫醇，在氮气保护条件下，在温度为55℃条件下回流反应8h，反应结束后，将得到的反应物用石油醚沉淀，经过水洗、干燥，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物；马来酸酐和苯乙烯用量摩尔比为1：3；过氧化苯甲酰的添加量为马来酸酐和苯乙烯总质量的1％，叔十二硫醇的添加量为马来酸酐和苯乙烯总质量的2％；

8、所述支化聚乙烯亚胺的数均分子量为600；

9、支化聚乙烯亚胺和苯乙烯-马来酸酐共聚物的用量质量比为2-3：3。

10、进一步地，硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛通过如下步骤制备：

11、将纳米二氧化钛和无水乙醇混合，超声分散后加入硅烷偶联剂，继续分散40min，得到改性纳米二氧化钛分散液，将得到的改性纳米二氧化钛分散液在60℃条件下烘干研磨，得到硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛；硅烷偶联剂的添加量为纳米二氧化钛总质量的2％。

12、进一步地，聚硼硅氧烷通过如下步骤制备：

13、将羟基硅油和硼酸混合升温至110℃，搅拌反应50-60min，升温至230℃，保持30min，静置冷却4h后得到聚硼硅氧烷。

14、进一步地，羟基硅油的羟基含量为8.5％。

15、一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料的制备方法，包括如下步骤：

16、按照重量份计，将高抗冲聚苯乙烯、聚硼硅氧烷、阻燃剂、聚苯醚和硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛混合，经过挤出造粒、注塑成型得到一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料。

17、进一步地，挤出造粒的条件：双螺杆挤出机1～5区温度分别为285℃、280℃、275℃、270℃、265℃，冷却；

18、注塑成型的条件：温度220℃、压力5mpa。

19、本发明的有益效果：

20、本发明提供了一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料，该树脂材料中加入了与聚苯乙烯具有良好相容性的阻燃剂，在提升高抗冲聚苯乙烯树脂材料的阻燃性能的同时，对该树脂材料的力学性能影响较小。使得制备的高抗冲聚苯乙烯树脂材料兼具良好的抗冲性能和阻燃性能。

21、本发明中的高抗冲聚苯乙烯树脂材料的原料中还包括聚硼硅氧烷、聚苯醚和硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛，通过加入硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛改善材料的耐老化性能，通过加入聚苯醚提高材料的拉伸强度，并通过引入聚硼硅氧烷进一步提升材料的抗冲击性能和阻燃性能。

技术特征：

1.一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料，其特征在于，包括如下重量份原料：

2.根据权利要求1所述的一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料，其特征在于，所述阻燃剂通过如下步骤制备：将支化聚乙烯亚胺和苯乙烯-马来酸酐共聚物加入丙酮中，搅拌分散，加入三乙胺调节体系为碱性，室温搅拌反应得到阻燃剂。

3.根据权利要求2所述的一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料，其特征在于，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物通过如下步骤制备：

4.根据权利要求1所述的一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料，其特征在于，硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛通过如下步骤制备：

5.根据权利要求1所述的一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料，其特征在于，聚硼硅氧烷通过如下步骤制备：

6.根据权利要求5所述的一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料，其特征在于，羟基硅油的羟基含量为8.5％。

7.根据权利要求1所述的一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料的制备方法，其特征在于，挤出造粒的条件：双螺杆挤出机1～5区温度分别为285℃、280℃、275℃、270℃、265℃，冷却；

技术总结
本发明公开了一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料及其制备方法，属于聚苯乙烯树脂技术领域，该树脂材料包括如下重量份原料：100份高抗冲聚苯乙烯、15‑20份聚硼硅氧烷、10‑20份阻燃剂、15‑20份聚苯醚和3‑4份硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛；所述阻燃剂为支化聚乙烯亚胺和苯乙烯‑马来酸酐共聚物的反应合成。按照重量份计，将原料混合，经过挤出造粒、注塑成型得到一种高抗冲聚苯乙烯树脂材料。该树脂材料中加入了与聚苯乙烯具有良好相容性的阻燃剂，并通过加入硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛改善材料的耐老化性能，通过加入聚苯醚提高材料的拉伸强度，且引入了聚硼硅氧烷，进一步提升材料的抗冲击性能和阻燃性能。

技术研发人员：张改翠,李凤花
受保护的技术使用者：泉州市顶鑫材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23