[发明专利]一种透明无卤阻燃母粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种透明无卤阻燃母粒及其制备方法和应用，该透明无卤阻燃母粒包括以下重量份数的组分：聚苯乙烯树脂55‑85份，含氮自由基引发剂10‑40份，助剂0.5‑5份；其中，所述含氮自由基引发剂中氮元素的重量百分含量为2％‑20％。本发明通过选用含氮自由基引发剂类作为阻燃剂对聚苯乙烯树脂进行改性，最终制备得到的阻燃母粒同时具有高透明度和优异的阻燃性能，可用于制备阻燃PS复合材料，并可广泛用于建材保温、照明灯具或挤出光扩散板领域。

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，具体涉及一种透明无卤阻燃母粒及其制备方法和应用。

背景技术

聚苯乙烯(PS)树脂是典型的无定型热塑性树脂，无色透明，性价比高，加工性好，在建材保温、照明灯具和挤出光扩散板等领域具有广泛的应用。PS材料的强度、耐热性等均能满足以上应用场景的要求，但PS树脂其极限氧指数(LOI)仅为18％，极易燃烧，阻燃性能很难满足以上场景的应用需求。

被广泛应用于建筑外墙保温材料的发泡苯乙烯材料-XPS挤塑板，对其阻燃性能的要求就比较高。部分要求较高的照明灯具和挤出光扩散板对于所用材料也有相应的阻燃要求，一般需要达到UL94垂直燃烧V-2级及以上的阻燃等级，同时要兼顾其光学应用，阻燃的同时不能影响材料的透光性。目前针对PS体系阻燃，常用的方案是采用卤锑协效体系。专利CN 109503970 A中公开了一种高阻燃等级HIPS复合材料，采用使用溴系阻燃剂和协效剂三氧化二锑复配，制备得到的复合材料阻燃等级高，最高可以达到2.0mm 5VA等级。但三氧化二锑是白色无机粉体，一般粒径在1-10微米制件，在PS体系使用时，其遮光效果明显，即使是很小的添加量，也会使材料的透光性迅速下降。这将对于阻燃PS材料的光学应用产生极大的影响。另外，关于溴系阻燃剂的环保问题也一直是人们关注的焦点问题。

发明内容

为了克服现有技术中聚苯乙烯材料无法同时实现高透明度及无卤高效阻燃性能，本发明的目的在于提供一种透明无卤阻燃母粒。

本发明的另一目的在于提供上述透明无卤阻燃母粒的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述透明无卤阻燃母粒在建材保温、照明灯具或挤出光扩散板领域中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种透明无卤阻燃母粒，包括以下重量份数的组分：聚苯乙烯树脂55-85份，含氮自由基引发剂10-40份，助剂0.5-5份；

其中，所述含氮自由基引发剂中氮元素的重量百分含量为2％-20％。

在专利CN111349291A中公开了一种透光阻燃ABS复合材料，采用含氮自由基引发剂协效溴系阻燃剂，可以达到比较好的阻燃效果，同时具有良好的透光效果。ABS树脂中含有大量的聚丁二烯接枝橡胶，燃烧过程中比较难于形成熔滴，在该体系下，含氮自由基引发剂类阻燃剂作为主阻燃剂使用，很难发挥阻燃效果，即使是要达到UL94 V-2级阻燃也需要添加大量的溴系阻燃剂或者含磷阻燃剂作为主阻燃剂，含氮自由基引发剂类阻燃剂只能作为协效阻燃剂使用。

本发明的发明人经多次研究发现，含氮自由基引发剂可作为聚苯乙烯体系的阻燃剂。该类化合物在燃烧条件下受热分解产生自由基，使燃烧中的聚苯乙烯材料在短时间内实现自熄，使改性后的材料可以达到UL94 V级阻燃；同时，材料的氧指数也得到有效提升，可以满足建筑材料的阻燃要求。另外，含氮自由基引发剂在PS体系中不会影响基体的透明性。

优选地，所述透明阻燃母粒包括以下重量份数的组分：聚苯乙烯树脂67-80份，含氮自由基引发剂15-30份，助剂0.8-1.5份。

优选地，所述含氮自由基引发剂中氮元素的重量百分含量为3％-5％。

优选地，所述聚苯乙烯树脂为无规聚苯乙烯。