[发明专利]一种高性能阻燃PS复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种高性能阻燃PS复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯(PS)作为一种常见的工程塑料，被广泛地应用于各种电器、汽车、医疗等领域的材料上，但由于它易燃且燃烧速度快，所以阻燃问题一直是限制PS复合材料应用到其它领域的一个因素。

为了提高PS的力学性能及阻燃效果，使用阻燃剂和聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(PPTA纤维)改善PS的阻燃性能和物理性能，最后制得力学性能良好，阻燃性能优异的PS复合材料，这种材料至今尚未见于报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能阻燃PS复合材料及其制备方法，认解决PS材料的阻燃性能及力学性能不佳的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高性能阻燃PS复合材料，按重量份由以下组分组成：

所述PPTA纤维是经过硅烷偶联剂处理后的PPTA纤维，优选地，所述的硅烷偶联剂为KH550。

所述阻燃剂为氮磷系阻燃剂WR02。

所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。

所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种。

一种上述任一项高性能阻燃PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取50份-80份的PS、20份-30份的PPTA纤维、14份-18份的阻燃剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；

(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料。

优选地，所述步骤(2)具体为：使用双螺杆挤出机挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度160～180℃，二区温度180～220℃，三区温度180～220℃，四区温度180～220℃，五区温度180～220℃，六区温度180～220℃，机头温度180～220℃；螺杆转速180～260r/min。

所述PPTA纤维由侧喂料器单独加入挤出造粒。

本发明的有益效果是：

1、硅烷偶联剂的一端与聚对苯二甲酰对苯二胺纤维表面发生接枝反应形成了牢固的化学键，另一端的烷烃长链与PS也有很好的物理缠结作用，从而提高了PPTA纤维与PS基体之间的界面黏合性，很好地和分散和传递能量，有利于提高PS复合材料的力学性能。

2、PPTA纤维在PS复合材料中形成了一种“纤维网”的结构，PPTA纤维将PS分子链包裹其中，形成了一种阻隔层，阻碍了PS分子的运动，提高了PS材料的热稳定性，延缓了PS的热降解和热量的传递，提高了复合材料的残炭量，提升了PS复合材料的阻燃性。

3、PPTA纤维通过化学键合作用将PS分子链牢固地吸附在芳纶周围，使其熔融后不会因无支撑作用而出现滴落，阻碍了熔滴的出现。

4、因为PPTA纤维本身具有一定的阻燃性，本申请中仅用14-18份阻燃剂就达到1.6mm V-0级阻燃，大大降低了阻燃PS复合材料的成本。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本申请的实施例中所用的原料如下：

PS(型号350)，台湾国乔；WR02，苏州安鸿泰纤材料有限公司；PPTA纤维(型号Kevlar)，美国杜邦；硬脂酸钙，湖北中料化工；硬质酸钠，湖北兴银河化工；硬脂酸钾，郑州邦诺化工；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。

本申请各实施例中所用的测试仪器如下：

ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。

本申请提供一种高性能阻燃PS复合材料，按重量份由以下组分组成：

PPTA纤维是经过硅烷偶联剂处理后的PPTA纤维，优选地，的硅烷偶联剂为KH550。