[发明专利]一种阻燃改性聚苯乙烯塑料和制备工艺

说明书

本发明涉及聚苯乙烯技术领域，且公开了一种阻燃改性聚苯乙烯塑料和制备工艺，将DOPO含磷阻燃剂和二硫脲结构接枝到木质素中，得到含有氮磷硫协效阻燃体系的木质素基阻燃剂。对聚苯乙烯树脂进行填充改性，得到阻燃改性聚苯乙烯塑料，木质素基阻燃剂中以木质素作为碳源，DOPO作为酸源、二硫脲结构作为气源，具有优异的膨胀阻燃效果，可以促进木质素燃烧成炭，在聚苯乙烯塑料中形成稳定的炭层，起到防止熔融滴落和抑制有毒烟气逸出的作用。

技术领域

本发明涉及聚苯乙烯技术领域，具体为一种阻燃改性聚苯乙烯塑料和制备工艺。

背景技术

塑料是三大高分子材料之一，其中聚苯乙烯塑料无毒无臭、透明度高、刚性好、耐化学腐蚀性高，广泛应用在绝缘材料、保温材料、塑料薄膜、电容器介质层等发明，但是聚苯乙烯塑料存在容易燃烧，同时在燃烧时存在熔融滴落、释放有毒烟气等问题，限制了聚苯乙烯的发展和应用，因此需要对聚苯乙烯进行阻燃改性。

木质素具有芳香族结构和较高的炭化性能，可以作为碳源，在阻燃剂中有着广阔的应用前景，中国专利文件申请号201810899985.4《一种哌嗪改性木质素包覆红磷阻燃剂及其在PS树脂中的应用》，公开了利用哌嗪改性木质素，然后包覆红磷作为协效阻燃剂，对聚苯乙烯树脂进行阻燃改性，具有优异的阻燃性能；文献《木质素基膨胀型阻燃剂的制备及其应用》，报道了通过接枝氮、磷元素，合成了碳源、酸源、气源三位一体的木质素基膨胀型阻燃剂，对环氧树脂起到很好的阻燃效果；本发明以DOPO-MA和2,5-二硫脲对木质素进行接枝改性，合成含氮磷硫的木质素基协效阻燃剂，对聚苯乙烯阻燃改性。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种含有木质素基阻燃剂的阻燃改性聚苯乙烯塑料及其制备工艺。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种阻燃改性聚苯乙烯塑料的制备工艺，包括以下重量份数的原料：100重量份数的聚苯乙烯树脂、1-8重量份的木质素基阻燃剂，2-8重量份的增韧剂、0.2-0.6重量份的抗氧剂，制备工艺为：将聚苯乙烯树脂、木质素基阻燃剂、增韧剂、抗氧剂在单螺杆挤出机中共混并挤出，然后在平板硫化机中进行模压，得到阻燃改性聚苯乙烯塑料。

优选的，所述单螺杆挤出机的Ⅰ区温度165-175 ℃、Ⅱ区温度175-185 ℃、Ⅲ区温度190-200 ℃。

优选的，所述平板硫化机模压在10-15 MPa压力下180-190 ℃中模压3-8 min。

优选的，所述木质素基阻燃剂的制备方法为：

S1、向N,N-二甲基甲酰胺和吡啶混合溶剂中加入100重量份数的多羟基木质素，搅拌溶解并加入80-300重量份的DOPO-MA和2-10重量份的催化剂4-二甲氨基吡啶，在70-100℃中反应12-48 h，反应后冷却并加入甲醇洗涤，过滤溶剂，乙醇洗涤，得到DOPO-羧基木质素。

S2、向N,N-二甲基甲酰胺中加入100重量份数的DOPO-羧基木质素，搅拌溶解并加入28-80重量份的N-羟基丁二酰亚胺、40-120重量份的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，在20-35 ℃中搅拌活化1-2 h，然后加入2,5-二硫脲，搅拌反应6-18 h，反应后加入甲醇沉淀，过滤溶剂，乙醇洗涤，得到木质素基阻燃剂。

优选的，所述S1中N,N-二甲基甲酰胺和吡啶的体积比为1:1-3。

优选的，所述S1中多羟基木质素的制备工艺为：

S3、向10-30%的过氧化氢的水溶液中加入100重量份数的木质素磺酸钠，搅拌溶解并加入1.5-3重量份的氢氧化铁，在45-60 ℃中回流反应1-2 h，反应后减压蒸馏，乙醇洗涤，得到多羟基木质素。