[发明专利]一种苯乙烯系树脂改性专用无卤阻燃增效功能母粒及其制备方法

说明书

本发明涉及塑料改性加工技术领域，尤其是一种苯乙烯系树脂改性专用无卤阻燃增效功能母粒及其制备方法；所述功能母粒以多重复合包覆次磷酸铝为磷系阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆次磷酸铝70.0～80.0 wt.%、乙烯–丙烯酸甲酯共聚物20.0～30.0 wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.3～0.5 wt.%；本发明所制备的功能母粒与传统阻燃功能母粒相比，显著提高了次磷酸铝的耐热性和热稳定性，使其适应苯乙烯系树脂要求的高加工温度，从而更有效地提升了次磷酸铝对苯乙烯系树脂的阻燃效果。

技术领域

本发明涉及塑料改性加工技术领域，尤其是一种苯乙烯系树脂改性专用无卤阻燃增效功能母粒及其制备方法。

背景技术

苯乙烯系树脂是一类应用非常广泛的重要通用塑料，其包括了聚苯乙烯、ABS树脂(苯乙烯–丁二烯–丙烯腈共聚物)、HIPS树脂(高抗冲击聚苯乙烯)、AS树脂(苯乙烯–丙烯腈共聚物)、ASA树脂(苯乙烯–丙烯酸丁酯–丙烯腈共聚物)等，其中以聚苯乙烯和ABS树脂使用量最大，被广泛应用于工业电子电器、用家电器、办公电子器件、汽车等交通工具领域。其中，当苯乙烯系树脂应用于往往需要实施阻燃改性来提高其使用安全性。苯乙烯系树脂阻燃改性可通过加入阻燃剂并经过双螺杆挤出机的熔融共混来实现。阻燃剂能够阻止苯乙烯系树脂被引燃并抑制火焰传播，可有效提高塑料的抗燃烧性能。按阻燃元素类别分类，阻燃剂通常可分为卤系(卤系又分为氯系和溴系)、磷系、锑系、镁系、硼系、钼系等等。虽然当前溴系阻燃剂被公认为是具有适用性广、使用方便、阻燃效果优异、能够对大多数塑料实施高阻燃效率的最有效阻燃剂，但火灾发生时，这类含溴阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，目前在很多阻燃应用领域已逐步推广使用无卤阻燃材料。无卤阻燃剂以磷氮系化合物和金属氢氧化物为主，其阻燃的塑料在燃烧时发烟量小，不产生有毒有害、腐蚀性气体，被称为无公害阻燃剂，也成为未来塑料阻燃技术发展的方向。次磷酸铝是一种阻燃效果优异的高效无机磷系阻燃剂，与有机膦酸盐阻燃剂相比，其价格更加低廉，具有明显的性价比优势，因此非常适合应用于苯乙烯系树脂这一类对成本控制要求较严格的通用塑料阻燃改性。然而，次磷酸铝的耐热性和热稳定性较差，遇高温会分解释放剧毒的磷化氢体系。当其用于诸如苯乙烯系树脂等通用塑料阻燃改性时，会因加工温度升高导致其在熔融挤出加工过程中会发生热分解。此外，次磷酸铝在使用过程中还存在流动性低、分散性差、与被改性聚合物界面粘结性差等问题，因此导致材料力学性能和阻燃性能下降。要克服次磷酸铝阻燃在高分子材料阻燃改性加工应用过程中存在的缺陷，采用化学结构稳定、材质致密的有机高分子或无机材料作为壁材，通过化学反应方法对次磷酸铝进行包覆，可有效保护次磷酸铝免受外界光、氧、水等外界环境的不良影响，又可在与塑料共混热机械加工过程中隔绝其相互之间及其它粉体添加剂之间相互摩擦、延缓其热分解。

次磷酸铝阻燃塑料改性加工过程中也同样存在另外一系列问题，例如次磷酸铝及相关的阻燃协效剂往往是粉体，且添加量较大，直接采用双螺杆挤出机进行熔融挤出共混时，由于物料在挤出机的机筒内的停留时间有限，很难将聚合物熔融与阻燃剂充分混合。此外，由于共混挤出过程中大量阻燃剂粉体相互间机械摩擦产生内热，不仅会引发次磷酸铝阻燃剂分解导致阻燃效果受损，还会造成改性塑料的物理机械性能下降。

发明内容

本发明的目的是：针对次磷酸铝在无卤阻燃苯乙烯系树脂改性应用过程中存在的耐热性和热稳定性差、界面粘结性弱、阻燃性能损失大、流动性低、分散性差等应用缺陷，以及其在因双螺杆直接共混挤出加工过程中因粉体摩擦导致热降解导致阻燃效能和物理机械下降等问题，同时克服传统聚合物或无机壁材单层包覆次磷酸铝无法提供足够保护的缺陷，本发明提出了一种采用具有阻燃增效且材质致密的壁材对次磷酸铝实施多重复合包覆，然后将其与相应的阻燃协效剂及助剂通过连续双转子密炼机混炼和单螺杆挤出机挤出，制备成苯乙烯系树脂无卤阻燃改性专用的无卤阻燃增效功能母粒。该阻燃增效功能母粒与传统的塑料次磷酸铝阻燃功能母粒相比，提高了次磷酸铝的高温耐热性、热稳定性和流动分散性，从而提升其阻燃效率和对更高加工温度的耐受性，能够以更少的母粒添加量取得与传统阻燃功能母粒相同的阻燃效果，并可有效降低改性苯乙烯系树脂复合物的力学性能损失；