專利名稱：一種蛭石復(fù)配阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子阻燃材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無鹵阻燃聚苯乙烯復(fù) 合材料，尤其涉及一種以蛭石為阻燃添加劑制備的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù) 合材料。
背景技術(shù)：
隨著合成材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，對材料的阻燃化要求也越來 越高。近年來，許多國家都對各種材料和制品制定了相應(yīng)的阻燃規(guī)定，以確保 國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。但在提高材料阻燃性的同時(shí)必須減少材料在燃燒
和熱裂解時(shí)生成的有毒氣體量和煙量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，火災(zāi)中的死亡事故有80%左右 是由于火災(zāi)前期材料熱裂解時(shí)產(chǎn)生的有毒氣體和煙窒息造成的。國內(nèi)塑料所用 阻燃劑近80%為含鹵阻燃劑，而現(xiàn)有的阻燃體系通常都會增加有毒氣體和煙的 生成量(如鹵-銻體系)。為了適應(yīng)國際上對無鹵阻燃塑料的需要，減少使用或 不使用含鹵阻燃劑必將成為阻燃塑料行業(yè)的發(fā)展趨勢。
高抗沖聚苯乙烯是應(yīng)用最廣的塑料品種之一。由于高抗沖聚苯乙烯 (HIPS)具有來源豐富、合成工藝簡單、透明、可加工性好、電絕緣性好、 易著色、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在電子電器、建筑材料、交通等方面得到廣泛應(yīng)用。 高抗沖聚苯乙烯材料本身易燃， 一旦點(diǎn)燃，不易熄滅，并在燃燒過程中釋放出 大量煙霧及有害氣體。為提高其安全性在應(yīng)用前一般都要對其進(jìn)行阻燃處理， 提高其阻燃性能。利用含鹵阻燃劑十溴聯(lián)苯醚等雖能夠?qū)Ω呖箾_聚苯乙烯取得 良好的阻燃效果，但是由于含鹵阻燃劑有毒，燃燒時(shí)會產(chǎn)生極有害的氣體和煙 霧，造成所謂"二次災(zāi)害"的嚴(yán)重后果。因此，在高聚物的阻燃研究轉(zhuǎn)向無鹵 化方向的大趨勢下，高抗沖聚苯乙烯的阻燃無鹵化也不可避免。
蛭石礦產(chǎn)是我國有潛在優(yōu)勢的非金屬礦產(chǎn)之一。蛭石是結(jié)構(gòu)單元層為2:1 型，層間具有水分子及可交換性陽離子的三八面體或二八面體鋁硅酸鹽礦物， 它的片層結(jié)構(gòu)可以在燃燒時(shí)對熱和氧有阻隔作用，對催化聚合物成炭有一定作 用，與紅磷，膨脹石墨，三聚氰胺共同作用形成的炭層對聚合物有很好的阻斷 熱傳遞的能力。由于它價(jià)格低廉且有較好阻隔的功能，這些特點(diǎn)使其成為了制備理想的綠色無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯材料的理想阻燃添加劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以蛭石為阻燃添加劑制備的無鹵阻燃高抗沖聚 苯乙烯復(fù)合材料。
本發(fā)明的蛭石復(fù)配阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料，是由粉碎到100 500 目的蛭石粉體與無鹵阻燃劑以1:1 1:10的質(zhì)量比混合形成蛭石復(fù)合阻燃劑;再 將蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:1 1:5的質(zhì)量比密煉、注塑而得。 所述無鹵阻燃劑為紅磷與膨脹石墨及三聚氰胺的復(fù)配物。 所述無鹵阻燃劑為膨脹石墨與紅磷以1:1 1:5的質(zhì)量比混合復(fù)配而成。 所述無鹵阻燃劑為膨脹石墨、紅磷及三聚氰胺以1:1:0.5 1:5:6的質(zhì)量比混 合復(fù)配而成。
本發(fā)明蛭石復(fù)配阻燃劑的制備，可以是先將紅磷與膨脹石墨及三聚氰胺混 合均勻形成復(fù)配物，再將該復(fù)配物與蛭石粉體混合形成蛭石復(fù)合阻燃劑；頁可 以將紅磷、膨脹石墨、三聚氰胺與蛭石粉體直接混合，形成蛭石復(fù)合阻燃劑。
大量實(shí)驗(yàn)證明，蛭石粉體與高抗沖聚苯乙烯的質(zhì)量比控制在1:10 1:20的 范圍內(nèi)，對高抗沖聚苯乙烯的性質(zhì)和各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響不大。而且如果和其 它阻燃劑共同使用能產(chǎn)生很好的協(xié)效作用，減小其它阻燃劑的用量。這主要是 由于蛭石礦產(chǎn)為層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽，層間具有水分子及可交換性的陽離子，水 分子以氫鍵與結(jié)構(gòu)層表面的橋氧相聯(lián)，在水分子層內(nèi)彼此又以弱的氫鍵相互連 結(jié)。部分水分子圍繞層間陽離子形成配位八面體，形成水合絡(luò)離子，在結(jié)構(gòu)中 占有固定的位置；部分水分子呈游離狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使蛭石在燃燒時(shí)釋放 出水，產(chǎn)生的水能與紅磷等共同作用，而且它的片層結(jié)構(gòu)對揮發(fā)物，氧氣，熱 都有一定的阻隔作用，因此產(chǎn)生了很好的阻燃作用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 本發(fā)明的復(fù)合阻燃材料以天然礦物蛭石為阻燃添加劑，并與其它阻燃 劑復(fù)配和高抗沖聚苯乙烯混合密煉而成，具有較高的氧指數(shù)，有良好的阻燃性 能。經(jīng)測定本發(fā)明中的復(fù)合阻燃材料的氧指數(shù)達(dá)到27以上，達(dá)到難燃材料的 要求。
2、 由于蛭石礦產(chǎn)的片層結(jié)構(gòu)，復(fù)合阻燃材料在遇火燃燒時(shí)，會在聚合物 表面形成炭質(zhì)覆蓋層，生成的封閉結(jié)構(gòu)碳質(zhì)泡沫層具有隔熱、隔氧、阻止可燃 氣體揮發(fā)等功效。3、 本發(fā)明中的復(fù)合阻燃劑以蛭石和無鹵物其他阻燃劑復(fù)配得到，制備的 阻燃材料是一種環(huán)保、高阻燃性的新型阻燃材料。
4、 蛭石復(fù)合阻燃劑中的各組分都是市場上常見的阻燃劑，原料來源廣泛，
價(jià)格低廉，有效的降低了阻燃材料的制造成本，而且加工工藝簡單，適合工業(yè) 化推廣生產(chǎn)，對阻燃材料的推廣具有一定的優(yōu)勢。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)例進(jìn)一步說明蛭石復(fù)配阻燃劑制備高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料
的阻燃效果
實(shí)施例1:將天然蛭石原礦精選后粉碎至100-500目，再將蛭石粉體與紅
磷，膨脹石墨以1:1:0.3的重量比在高速混合機(jī)中充分混合均勻得復(fù)配阻燃劑； 然后將所得復(fù)配阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:2.5的重量比在密煉機(jī)中混煉， 然后以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得高抗沖聚苯乙烯復(fù)合阻燃材 料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達(dá)到27.0，燃燒性能為UL94-V2級。
實(shí)施例2:將粉碎至100-500目的天然蛭石粉體與紅磷、膨脹石墨以1:1:0.3 的重量比在高速混合機(jī)中充分混合均勻得復(fù)配阻燃劑；再將所得復(fù)配阻燃劑與 高抗沖聚苯乙烯以1:2的重量比在密煉機(jī)中混煉，然后以常規(guī)的注塑工藝在注 塑機(jī)上注塑成型，得高抗沖聚苯乙烯復(fù)合阻燃材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達(dá)到 28.0，燃燒性能為UL94-V1級。
實(shí)施例3:將粉碎至100-500目的天然蛭石粉體與紅磷、膨脹石墨、三聚 氰胺以1:1: 0.7:0.8的重量比在高速混合機(jī)中充分混合均勻得復(fù)配阻燃劑；再將 所得復(fù)配阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:3的重量比在密煉機(jī)中混煉，然后以常 規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得高抗沖聚苯乙烯復(fù)合阻燃材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到27.1，燃燒性能為UL94-V2級。
實(shí)施例4:將粉碎至100~500目的天然蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚 氰胺按1:1: 0.7:0.8的重量比在高速混合機(jī)中充分混合均勻得復(fù)配阻燃劑；再將 所得復(fù)配阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:2.5的重量比在密煉機(jī)中混煉，然后以 常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得高抗沖聚苯乙烯復(fù)合阻燃材料。經(jīng)測 定，其氧指數(shù)可達(dá)到27.5，燃燒性能為UL94-V1級。
實(shí)施例5:將粉碎至100-500目的天然蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚 氰胺按1:1: 0.7:0.8的重量比在高速混合機(jī)中充分混合均勻得復(fù)配阻燃劑；再將 所得復(fù)配阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:2的重量比在密煉機(jī)中混煉，然后以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得高抗沖聚苯乙烯復(fù)合阻燃材料。經(jīng)測定，
其氧指數(shù)可達(dá)到27.8，燃燒性能為UL94-V1級。
實(shí)施例6:將粉碎至100-500目的天然蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚 氰胺按1:1: 0.7:0.8的重量比在高速混合機(jī)中充分混合均勻得復(fù)配阻燃劑；再將 所得復(fù)配阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:1.5的重量比在密煉機(jī)中混煉，然后以 常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得高抗沖聚苯乙烯復(fù)合阻燃材料。經(jīng)測 定，其氧指數(shù)可達(dá)到28.5，燃燒性能為UL94-V0級。
實(shí)施例7:將粉碎至100~500目的蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚氰胺 按1:1.7 :1.4:0.8的重量比在高速混合機(jī)中充分混合得蛭石復(fù)合阻燃劑；再將所 得蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:3的重量比在密煉機(jī)中混煉，并以常 規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到27.5，燃燒性能為UL94-V2級。
實(shí)施例8:將粉碎至100~500目的蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚氰胺 按l丄7 :1.4:0.8的重量比在高速混合機(jī)中充分混合得蛭石復(fù)合阻燃劑；再將所 得蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:2.5的重量比在密煉機(jī)中混煉、并以 常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料。經(jīng)測 定，其氧指數(shù)可達(dá)到27.8，燃燒性能為UL94-V1級。
實(shí)施例9:將粉碎至100-500目的蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚氰胺 按1:1.7 :1.4:0.8的重量比在高速混合機(jī)中充分混合得蛭石復(fù)合阻燃劑；再將所 得蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:2的重量比在密煉機(jī)中混煉，并以常 規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到28.2，燃燒性能為UL94-V1級。
實(shí)施例10:將粉碎至100~500目的蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚氰 胺按1:1.7 :1.4:0.8的重量比在高速混合機(jī)中充分混合得蛭石復(fù)合阻燃劑；再將 所得蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:1.5的重量比在密煉機(jī)中混煉，并 以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料。經(jīng) 測定，其氧指數(shù)可達(dá)到29.5，燃燒性能為UL94-V0級。
實(shí)施例11:將粉碎至100-500目的蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚氰 胺按1:2.4 :2.4:1.2的重量比在高速混合機(jī)中充分混合得蛭石復(fù)合阻燃劑；再將 所得蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:3的重量比在密煉機(jī)中混煉，并以 常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料。經(jīng)測 定，其氧指數(shù)可達(dá)到27.6，燃燒性能為UL94-V1級。實(shí)施例12:將粉碎至100~500目的蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚氰 胺按1:2.4 :2.4:1.2的重量比在高速混合機(jī)中充分混合得蛭石復(fù)合阻燃劑；再將 所得蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:2.5的重量比在密煉機(jī)中混煉，并 以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料。經(jīng) 測定，其氧指數(shù)可達(dá)到27.9，燃燒性能為UL94-V1級。
實(shí)施例13:將粉碎至100 500目的蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚氰 胺按1:2.4 :2.4:1.2的重量比在高速混合機(jī)中充分混合得蛭石復(fù)合阻燃劑；再將 所得蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1:2的重量比在密聯(lián)機(jī)中混煉，并以 常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料。經(jīng)測 定，其氧指數(shù)可達(dá)到28.2，燃燒性能為UL94-V1級。
實(shí)施例14:將粉碎至100~500目的蛭石粉體與紅磷，膨脹石墨、三聚氰 胺按1:2.4 :2.4:1.2的重量比在高速混合機(jī)中充分混合得蛭石復(fù)合阻燃劑；再將 所得蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以l丄5的重量比在密煉機(jī)中混煉，并 以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料。經(jīng) 測定，其氧指數(shù)可達(dá)到29.0，燃燒性能為UL94-V0級。
權(quán)利要求
1、一種蛭石復(fù)配阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料，是由粉碎到100～500目的蛭石粉體與無鹵阻燃劑以1∶1～1∶10的質(zhì)量比混合形成蛭石復(fù)合阻燃劑；再將蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1∶1～1∶5的質(zhì)量比密煉、注塑而得；所述無鹵阻燃劑為紅磷與膨脹石墨及三聚氰胺的復(fù)配物。
2、 如權(quán)利要求1所述蛭石復(fù)配阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料，其特征在 于所述無鹵阻燃劑為膨脹石墨與紅磷以1:1 1:5的質(zhì)量比混合復(fù)配而成。
3、 如權(quán)利要求1所述蛭石復(fù)配阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料，其特征在 于所述無鹵阻燃劑為膨脹石墨、紅磷及三聚氰胺以1:1:0.5 1:5:6的質(zhì)量比混 合復(fù)配而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以蛭石為阻燃添加劑制備的無鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料，該復(fù)合材料是由粉碎到100～500目的蛭石粉體與無鹵阻燃劑以1∶1～1∶10的質(zhì)量比混合形成蛭石復(fù)合阻燃劑；再將蛭石復(fù)合阻燃劑與高抗沖聚苯乙烯以1∶1～1∶5的質(zhì)量比密煉、注塑而得。所述無鹵阻燃劑為紅磷與膨脹石墨及三聚氰胺的復(fù)配物。本發(fā)明的復(fù)合阻燃材料，價(jià)格低廉，制備工藝簡單，且有較好的阻燃性能，氧指數(shù)均大于27，達(dá)到難燃材料的要求。
文檔編號C08L25/06GK101503553SQ200910021459
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者姬強(qiáng)強(qiáng), 哲 張, 楊全錄, 偉 王, 雷自強(qiáng) 申請人:西北師范大學(xué)