[发明专利]阻燃高抗冲聚苯乙烯组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阻燃高抗冲聚苯乙烯组合物及其制备方法，该阻燃高抗冲聚苯乙烯组合物由HIPS树脂70‑85份、增韧剂3‑5份、溴系阻燃剂9‑14份、三氧化二锑2‑4份、抗氧剂0.1‑0.5份、抗滴落剂0.1‑0.3份、润滑剂0.5‑1.0份和辅助阻燃剂0.2‑0.7份按照质量份制备而成，其中，所述辅助阻燃剂为次磷酸铝和联枯。通过在溴锑阻燃的HIPS体系中加入微量的辅助阻燃剂，大幅度缩短UL‑94要求的火焰熄灭后阴燃时间，达到1.6mm V‑0级要求，并且该阻燃高抗冲聚苯乙烯组合物同时具有良好的机械性能，成本相对行业常规阻燃HIPS更低，应用推广价值更高。

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种阻燃高抗冲聚苯乙烯组合物及其制备方法。

背景技术

高抗冲聚苯乙烯(HIPS)材料，作为通用塑料，由于其加工性能好，机械性能高，尺寸稳定性优良且成本低，因而大量应用于家用电器、办公设备、仪器仪表、日用器具及包装材料等。但是HIPS材料氧指数只有17.8，属于极易燃烧的一种塑料，为了赋予其阻燃性能且保持其正常使用的机械性能，行业内常用两种方法对其阻燃进行改性：①溴锑阻燃剂对其进行改性，此方法阻燃剂效率高，机械性能保持率好，流动性好，成本相对较低，为目前改性行业最常用的改性方法，此方法在阻燃技术层面，存在几个难题：一个是阻燃剂粉体的分散，一个是阻燃测试T3秒数(阴燃)容易超出范围，特别是添加了再生HIPS原料后；②引入树脂PPO(一般≥30％)做成合金，然后加磷系阻燃剂改性，此方法可以做到无卤体系，机械性能高，磷系阻燃不会有阴燃，成本偏高，流动性差，由于成本偏高除一些特殊要求，应用范围较窄。因此行业内大规模使用的阻燃改性方法均为溴锑阻燃体系。

但溴锑系阻燃HIPS由于使用了大量橡胶，且本身C元素含量高，在阻燃改性过程中阴燃不好控制，阴燃产生的原因：首先内部条件是可燃物，必须是受热分解后能产生刚性结构的多孔碳的固体物质，如果可燃物受热分解产生的非刚性结构的碳，如流动焦油状产物、致密炭层，就不能发生阴燃，这说明产物的分子结构和原材料热解方式在决定物质燃烧特征中起着十分重要的作用；其次，外部条件是要有一个适合的热源，所谓适合的热源是指能够发生阴燃的适合温度和一个适合的供热速率，因此，要尽量减少材料与氧气的接触，使材料迅速形成非刚性结构的碳层，是解决阴燃必须要克服的问题。具体的说，溴系阻燃剂在燃烧的时候会生成HBr，而HBr能与聚合物燃烧产生的高活性自由基反应，生成低活性的卤素自由基，从而减缓或终止燃烧反应，反应如下：

HX+H·→H₂+X·

HX+O·→HO·+X·

HX+HO·→H₂O+X·

因HBr密度大，燃烧时会附于材料表面，稀释空气中氧气浓度，降低燃烧速率。而协效阻燃剂Sb₂O₃本身不具阻燃作用，但燃烧过程可以与HBr反应生成三溴化锑或溴氧化锑，反应过程如下：

Sb₂O₃+HX(气)→SbX₃(气)+H₂O

其中卤化锑蒸气可以附于燃烧物表面，稀释空气中的氧，同时卤化锑可以与空气中的自由基反应，终止燃烧，因此Sb₂O₃的加入发挥着类似于催化剂的作用，可大大提高溴系阻燃体系的阻燃效率。