[发明专利]一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用，所述阻燃聚苯乙烯复合材料以重量份计包括如下组分：聚苯乙烯树脂60～80份、苯乙烯‑马来酸酐共聚物2～15份、乙烯基聚合物5～20份、环氧类增塑剂0.1～8份、有机过氧化物0.01～2份、磷系阻燃剂5～15份和无机复合粒子20～40份；所述无机复合粒子为二氧化硅包覆金属氧化物复合粒子。组分之间协同复配，在聚合物基体中形成致密的交联网络，改善了复合材料的柔韧性、可塑性和强度；磷系阻燃剂和无机复合粒子协同增效，在提高阻燃性和导热性的同时，还赋予材料更好的力学性能，使所述阻燃聚苯乙烯复合材料在阻燃性、导热性、加工性和机械性能方面取得良好的平衡。

技术领域

本发明属于聚合物材料技术领域，具体涉及一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚苯乙烯(Polystyrene，PS)是通用塑料，具有良好的加工性、尺寸稳定性、低吸水性和电绝缘性能，被广泛应用于电子产品、家用电器、工业设备、汽车部件和建筑材料中。近年来，随着电子产业的不断发展，电子产品、家用电器等逐渐面向集成化、小型化、轻薄化和多功能化发展，电子元件的组装密度增大，单位面积的发热量上升，对材料的散热性能提出了更高的要求。因此，电子元件的散热问题成为影响产品迭代和进步的关键问题之一，聚苯乙烯作为电子产品、家用电器中常用的外壳材料之一，也需要具备良好的导热和散热性能。

聚苯乙烯作为典型的有机高分子材料，其自身的导热性能并不理想，为了改善聚苯乙烯的导热性能，通常需要向其中加入导热散热填料。例如CN107522961A公开了一种聚苯乙烯基高导热复合材料及其制备方法，所述聚苯乙烯基高导热复合材料由石墨烯纳米片和聚苯乙烯复合而成，石墨烯纳米片和聚苯乙烯的混合质量比为1:(10～100)；制备方法包括：将石墨烯纳米片和聚苯乙烯分别溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，然后将两种溶液混合并继续搅拌至少30min，直至溶剂挥发完全；将得到的复合材料热压成型，得到圆形的高导热聚苯乙烯复合材料。该材料通过石墨烯纳米片对聚苯乙烯进行导热改性，但大量石墨烯的引入使聚苯乙烯的韧性降低，削弱了聚苯乙烯材料原本在机械性能方面的优势；而且，该材料的阻燃性能较差，无法满足电子产品、电器和工艺设备都具有防火安全要求的性能需求。

CN101891926A公开了一种聚苯乙烯导热复合材料，所述聚苯乙烯导热复合材料由聚苯乙烯树脂、β-SiC晶须/β-SiC颗粒导热填料、偶联剂和溶剂制备而成；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、焦磷酸型钛酸酯、配位型亚磷酸酯或单烷氧基钛酸酯的任一种；由于采用偶联剂对β-SiC晶须/β-SiC颗粒进行表面处理，使聚苯乙烯复合材料的导热系数由现有技术的0.18W/m·k提高至0.23～1.29W/m·k；但是，该材料中大量填料的使用降低了聚苯乙烯的机械性能，使其韧性和抗冲击性难以满足应用要求。

CN108976629A公开了一种高导热无卤阻燃间规聚苯乙烯复合材料，所述复合材料包括间规聚苯乙烯、导热剂、无卤阻燃剂、抗氧剂、偶联剂、相容剂和润滑剂；其中，导热剂为碳化硅和/或氮化铝。该复合材料具有重量轻、成本低、耐高温、耐腐蚀、尺寸稳定和机械性能好的特点，而且在发生燃烧情况时产生的烟雾少，更环保；但是，大量导热剂使复合材料的韧性和抗冲击强度下降，机械性能欠佳。

随着产品的升级和材料研究的不断深入，人们对于聚苯乙烯的性能也有了新的要求，然而，现有的导热聚苯乙烯通常会牺牲一部分韧性和机械强度，使材料的综合性能有所降低。而且，聚苯乙烯与绝大部分聚合物一样，一旦与火焰接触就会被点燃，移开火源后仍能燃烧，放热量大、发烟量大，还会释放毒性气体。因此，将导热聚苯乙烯应用于电子产品外壳、家用电器产品壳体等具有防火安全要求的产品时，必须进行阻燃处理；但阻燃剂的添加通常会影响材料的机械强度。

因此，开发一种具有优异的阻燃性、导热性和机械强度的聚苯乙烯材料，是本领域的研究重点。

发明内容