[发明专利]苯乙烯聚合物组合物

说明书

领域领域

本发明涉及苯乙烯聚合物组合物，并且具体来说，涉及阻燃性聚苯乙烯或其泡沫组合物。

背景技术

磷基阻燃剂(FR)通常不能应用在苯乙烯均聚物和共聚物中，因为它们不提供足以通过特定可燃性试验的阻燃性。用于这些聚合物类型的最优选FR是溴化FR。当通过极限氧指数(LOI)来度量阻燃性时，在低载量下，脂肪族含溴FR和/或低熔点含溴FR(BFR)与只含芳香族溴的BFR相比阻燃效果更好。

被掺入到聚苯乙烯泡沫中的阻燃添加剂和增效剂的量必须受到严格控制，因为这些添加剂在高水平下可能对泡沫的结构质量和表面质量有负面影响，降低泡沫的强度或其隔热性质。在非发泡苯乙烯组合物中，阻燃添加剂的典型载量显著高于其在发泡组合物中的载量。因此，用于发泡聚苯乙烯组合物的阻燃剂必须具有高效率，或者换句话说，适合的有机化合物在着火时必须在适合温度下释放出适量溴，以阻止发泡聚苯乙烯树脂燃烧。

由苯乙烯均聚物和共聚物制成的阻燃材料的制造商一般偏好于减少含溴阻燃剂(BFR)载量，因为BFR系统通常对阻燃材料的机械和视觉性质具有负面影响，同时也增加阻燃材料的密度。

聚合物泡沫已经可以以各种不同形式获得，特别是泡沫片材、薄膜、型材、厚板，用于例如包装、管道和制管、服装装饰、建筑和绝缘。发泡聚苯乙烯目前用于冰箱、冷却器、货车、火车车厢、建筑物、屋顶平台和住房的绝缘。发泡聚苯乙烯的另一项应用是用于有价值货品例如电子设备的包装。聚苯乙烯泡沫也用作结构性多层面板的核心材料。部分地由立法所驱动，对于在这样的应用中改进聚合物的阻燃性质存在着不断增加的需求。

对于降低聚苯乙烯泡沫中的总BFR载量同时维持高水平的防火安全性，已经进行了尝试。美国专利No.6,579,911描述了六溴环癸烷(HBCD)与基于有机磷的FR、优选为磷酸三苯酯(TPP)的混合物。

然而，不幸的是，许多有机磷磷FR例如间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)和双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)是粘稠至非常粘稠的液体。液体难以使用常用的挤出复合设备进行操控，为了克服这个问题，通常需要复杂昂贵的手段(例如粘稠液体操控系统)才能将它们导入挤出机。当制备含有高载量磷FR的阻燃剂母料浓缩物(MB)时，这种操控问题尤其严重。

此外，一些芳香族磷酸酯例如磷酸三苯酯(TPP)具有不想要的低熔融温度。TPP在49℃熔融。尽管可以使用常规的固体进料系统将TPP进料到挤出机中，但TPP倾向于在进料端口熔融并桥接进料系统。这在运行过程中导致进料不一致，并且也需要经常中断挤出和清理进料系统。

由使用TPP引起的另一个缺点是聚乙烯均聚物和共聚物、包括膨胀聚苯乙烯泡沫的尺寸热稳定性的严重降低。这种尺寸热稳定性性质，对于许多应用例如其中物体通常暴露于相对高温度的建筑、电气电子和汽车工业来说，是重要的性质。常用于度量尺寸热稳定性的方法是测量成型物体的热变形温度(KDT)。用于预测尺寸稳定性的另一种方法是阻燃组合物的玻璃化转变温度(Tg)，其可以通过差示扫描量热术(DSC)分析来测定。

阻燃添加剂的适合的热稳定性是聚苯乙烯泡沫的另一种关键性质，因为低热稳定性的添加剂将限制对阻燃材料进行加工的可能性。热稳定性不足的阻燃添加剂将导致聚苯乙烯泡沫在加工过程中降解，这反过来将立即引起泡沫的所有机械和绝热性质的降低，在最严重情况下甚至引起设备的腐蚀。

然而，对于含有环境友好和经济的、并在同时能够满足或超过最严苛的阻燃性标准并且不涉及上述问题的阻燃剂的聚苯乙烯泡沫产品，仍存在着需求。

发明概述

出人意料地发现，具有高熔点的固体磷酸酯可以与溴化阻燃剂组合使用在聚苯乙烯泡沫中，以提供理想的耐火性、尺寸热稳定性和其他所需物理性质。熔融温度为至少80℃的固体磷酸酯起到溴化阻燃剂的有力的阻燃增效剂的作用。在通过挤出复合制备并通过注射成型而成型的聚苯乙烯组合物以及通过悬浮聚合和压缩成型制备的聚苯乙烯珠子中，存在本文中的增效效应。

高熔点磷酸酯化合物与溴化阻燃剂一起使用，在加工聚苯乙烯组合物时还产生了另一个明显优点。高熔点磷酸酯化合物在苯乙烯泡沫中的良好溶解性导致聚苯乙烯组合物熔融粘度的降低，因此可以降低加工温度，同时即使在低加工温度下阻燃剂混合物在泡沫中的分散也保持最优，并且泡沫保持低的密度。