本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種阻燃PS復合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚苯乙烯(PS)作為一種常見的工程塑料，被廣泛地應用于各種電器、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域的材料上，但由于它易燃且燃燒速度快，所以阻燃問題一直是限制PS復合材料應用到其它領(lǐng)域的一個因素。

對坡縷石有機改性，得到有機改性坡縷石；再用阻燃劑、改性坡縷石改善PS的阻燃性能和物理性能，最后制得力學性能良好，阻燃性能優(yōu)異的PS復合材料，這種材料至今尚未見于報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種阻燃PS復合材料及其制備方法，以提高PS復合材料的物理性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種阻燃PS復合材料，由以下重量份的組分制成：

所述改性坡縷石的制備方法，包括以下步驟：

1)將鹽酸和坡縷石混合后在80-100℃的油浴中加熱反應6-10h，將所得沉淀抽濾，烘干得到產(chǎn)物A；

2)稱取一定量的A和十八烷基三甲基溴化銨混合后在60-80℃的油浴中加熱反應8-14h，將所得產(chǎn)物離心抽濾，烘干既得改性坡縷石。

步驟1)中所述鹽酸與所述坡縷石的物質(zhì)的量的比為6-12：3-7。

步驟2)中的所述A與所述十八烷基三甲基溴化銨的物質(zhì)的量的比為20-28：8-15。

所述阻燃劑為聚磷酸銨。

所述協(xié)效阻燃劑為三聚氰胺。

所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或幾種的混合。

所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。

上述任一項所述的阻燃PS復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取50份-80份的PS、20份-30份的改性坡縷石、20份-30份的APP、6份-12份的三聚氰胺、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；

2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復合材料。

優(yōu)選地，所述步驟2)具體為：

將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度160～180℃，二區(qū)溫度180～220℃，三區(qū)溫度180～220℃，四區(qū)溫度180～220℃，五區(qū)溫度180～220℃，六區(qū)溫度180～220℃，機頭溫度180～220℃；螺桿轉(zhuǎn)速180～260r/min。

本發(fā)明的有益效果是：

天然坡縷石比表面積小，本技術(shù)方案通過HCl對其進行改性，H⁺取代了Mg⁺，Si-O-Mg-O-Si變成了兩個Si-O-H鍵，內(nèi)部通道被連通，增加了比表面積，可以使坡縷石更好地分散在PS基體中，可提升PS復合材料的物理性能。

十八烷基三甲基溴化銨可與坡縷石上的羥基進行反應，將有機物接枝到坡縷石表面，提高坡縷石和PS之間的相容性問題，這也間接提升了PS復合材料的物理性能。

有機化的坡縷石間距中插入了聚合物分子鏈，限制了分子鏈的大幅度運動，提高了復合材料的熱穩(wěn)定性，對空氣也有一定的阻隔作用，提升了PS復合材料的阻燃性能。

具體實施方式

以下通過實施例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

本申請?zhí)峁┮环N阻燃PS復合材料，由以下重量份的組分制成：

所述改性坡縷石，其制備方法如下：

(1)稱取一定量的鹽酸、坡縷石放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應6-10h，將所得沉淀抽濾，烘干既得產(chǎn)物A。

(2)稱取一定量的A、十八烷基三甲基溴化銨放入三口燒瓶口，在60-80℃的油浴中加熱反應8-14h，將所得產(chǎn)物離心抽濾，烘干既得改性坡縷石。

優(yōu)選地，步驟(1)中的鹽酸、坡縷石的物質(zhì)的量的比為(6-12)：(3-7)。

步驟(2)中的A、十八烷基三甲基溴化銨的物質(zhì)的量的比為(20-28)：(8-15)。

所述阻燃劑為聚磷酸銨(APP)。

所述協(xié)效阻燃劑為三聚氰胺。

所述抗氧劑為巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(簡稱Irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(簡稱Irganox1010)和1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(簡稱Irganox1330)中的一種或幾種的混合。

所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣和硬脂酸鉀中的一種或多種。

上述任一項阻燃PS復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取50份-80份的PS、20份-30份的改性坡縷石、20份-30份的APP、6份-12份的三聚氰胺、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復合材料。

優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PS復合材料，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度160～180℃，二區(qū)溫度180～220℃，三區(qū)溫度180～220℃，四區(qū)溫度180～220℃，五區(qū)溫度180～220℃，六區(qū)溫度180～220℃，機頭溫度180～220℃；螺桿轉(zhuǎn)速180～260r/min。

本發(fā)明的各實施例中所用的原料如下：

PS(型號350)，臺灣國喬；坡縷石，合肥孚邦特種材料；APP，濟南鑫綠泉化工；三聚氰胺，江西美??；硬脂酸鈣，湖北中料化工；硬質(zhì)酸鈉，湖北興銀河化工；硬脂酸鉀，鄭州邦諾化工；抗氧劑(型號Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。

本發(fā)明所用的測試儀器如下：

ZSK30型雙螺桿擠出機，德國W&P公司；JL-1000型拉力試驗機，廣州市廣才實驗儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機，海太塑料機械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測試機，承德試驗機廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機，北京恒奧德儀器儀表有限公司。

先制備改性坡縷石

制備例1

改性坡縷石，其制備方法如下：

(1)稱取一定量的鹽酸、坡縷石放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應6-10h，將所得沉淀抽濾，烘干既得產(chǎn)物A；鹽酸與坡縷石的物質(zhì)的量的比為6：3。

(2)稱取一定量的A、十八烷基三甲基溴化銨放入三口燒瓶口，在60-80℃的油浴中加熱反應8-14h，將所得產(chǎn)物離心抽濾，烘干既得改性坡縷石；其中A與十八烷基三甲基溴化銨的物質(zhì)的量的比為20：8。

制備例2

改性坡縷石，其制備方法如下：

(1)稱取一定量的鹽酸、坡縷石放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應6-10h，將所得沉淀抽濾，烘干既得產(chǎn)物A；鹽酸與坡縷石的物質(zhì)的量的比為6：7。

(2)稱取一定量的A、十八烷基三甲基溴化銨放入三口燒瓶口，在60-80℃的油浴中加熱反應8-14h，將所得產(chǎn)物離心抽濾，烘干既得改性坡縷石；其中A與十八烷基三甲基溴化銨的物質(zhì)的量的比為20：15。

制備例3

改性坡縷石，其制備方法如下：

(1)稱取一定量的鹽酸、坡縷石放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應6-10h，將所得沉淀抽濾，烘干既得產(chǎn)物A；鹽酸與坡縷石的物質(zhì)的量的比為12：3。

(2)稱取一定量的A、十八烷基三甲基溴化銨放入三口燒瓶口，在60-80℃的油浴中加熱反應8-14h，將所得產(chǎn)物離心抽濾，烘干既得改性坡縷石；其中A與十八烷基三甲基溴化銨的物質(zhì)的量的比為28：8。

制備例4

改性坡縷石，其制備方法如下：

(1)稱取一定量的鹽酸、坡縷石放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應6-10h，將所得沉淀抽濾，烘干既得產(chǎn)物A；鹽酸與坡縷石的物質(zhì)的量的比為12：7。

(2)稱取一定量的A、十八烷基三甲基溴化銨放入三口燒瓶口，在60-80℃的油浴中加熱反應8-14h，將所得產(chǎn)物離心抽濾，烘干既得改性坡縷石；其中A與十八烷基三甲基溴化銨的物質(zhì)的量的比為28：15。

制備例5

改性坡縷石，其制備方法如下：

(1)稱取一定量的鹽酸、坡縷石放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應6-10h，將所得沉淀抽濾，烘干既得產(chǎn)物A；鹽酸與坡縷石的物質(zhì)的量的比為10：5。

(2)稱取一定量的A、十八烷基三甲基溴化銨放入三口燒瓶口，在60-80℃的油浴中加熱反應8-14h，將所得產(chǎn)物離心抽濾，烘干既得改性坡縷石；其中A與十八烷基三甲基溴化銨的物質(zhì)的量的比為24：10。

實施例1

(1)稱取50份PS、20份改性坡縷石、20份APP、6份三聚氰胺、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸鈣混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復合材料P1。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度160℃，二區(qū)溫度180℃，三區(qū)溫度180℃，四區(qū)溫度180℃，五區(qū)溫度180℃，六區(qū)溫度180℃，機頭溫度180℃；螺桿轉(zhuǎn)速180r/min。

實施例2

(1)稱取80份PS、30份改性坡縷石、30份APP、12份三聚氰胺、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸鈣、0.2份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復合材料P2。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度180℃，二區(qū)溫度220℃，三區(qū)溫度220℃，四區(qū)溫度220℃，五區(qū)溫度220℃，六區(qū)溫度220℃，機頭溫度220℃；螺桿轉(zhuǎn)速260r/min。

實施例3

(1)稱取65份PS、25份改性坡縷石、25份APP、9份三聚氰胺、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復合材料P3。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度170℃，二區(qū)溫度200℃，三區(qū)溫度200℃，四區(qū)溫度200℃，五區(qū)溫度200℃，六區(qū)溫度200℃，機頭溫度200℃；螺桿轉(zhuǎn)速220r/min。

實施例4

(1)稱取60份PS、27份改性坡縷石、28份APP、10份三聚氰胺、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復合材料P4。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度175℃，二區(qū)溫度205℃，三區(qū)溫度205℃，四區(qū)溫度205℃，五區(qū)溫度205℃，六區(qū)溫度205℃，機頭溫度205℃；螺桿轉(zhuǎn)速240r/min。

實施例5

(1)稱取65份PS、22份改性坡縷石、25份APP、11份三聚氰胺、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復合材料P5。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度175℃，二區(qū)溫度210℃，三區(qū)溫度215℃，四區(qū)溫度215℃，五區(qū)溫度215℃，六區(qū)溫度215℃，機頭溫度215℃；螺桿轉(zhuǎn)速250r/min。

對比例1

(1)稱取65份PS、20份坡縷石、25份APP、9份三聚氰胺、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復合材料D1。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度170℃，二區(qū)溫度220℃，三區(qū)溫度220℃，四區(qū)溫度220℃，五區(qū)溫度220℃，六區(qū)溫度220℃，機頭溫度220℃；螺桿轉(zhuǎn)速250r/min。

性能測試：

將上述實施例1-5及對比例1制備的PS復合材料用注塑機制成樣條測試，測試數(shù)據(jù)如下表：

表1各實施例及對比例產(chǎn)品性能測試

從表中可以看出實施例1-5的拉伸強度、彎曲模量、懸臂梁缺口沖擊強度、阻燃等級要好于對比例1。這大大擴展了PS復合材料的應用領(lǐng)域，具有非常重要的意義。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的描述，應當指出，由于文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。