CN106479076A - 一种阻燃耐刮擦ps复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻燃耐刮擦PS复合材料及其制备方法,由以下重量份的组份制成:PS为60份‑80份;超细氢氧化铝为45份‑50份;抗氧剂为0.1份‑0.5份;润滑剂为0.4份‑0.8份;其中超细氢氧化铝经过偶联剂处理。本技术方案提供的超细氢氧化铝经硅烷偶联剂处理后,能更好地分散在PS中,这有利于保持PS复合材料的物理性能。其中的超细氢氧化铝受热分解为氧化铝,它一方面可形成表面碳化层,阻止热量和氧气的进入,提高复合材料的阻燃效果,另一方面它还能提高PS复合材料的硬度,提高材料的耐刮擦性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,特别是指一种阻燃耐刮擦PS复合材料及其制备方法。
背景技术
苯乙烯(PS)是一种重要的热塑性聚合物,尺寸稳定性好,绝缘性佳,耐油,广泛应用于家用电器、机械配件、办公用品和通讯器材等领域。随着人们生活水平的提高,对使用的材料有了越来越高的要求,PS由于阻燃性差、耐刮擦性能不好,在一定程度上限制了PS复合材料的应用范围。
目前,提高PS的耐刮擦性的最常用的方法是在其中添加滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠等无机填料,提高PS阻燃性的常用方法是添加阻燃剂,但是这种方法在提高其耐刮擦性和阻燃性的同时,其物理性能会有不少程度的降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃耐刮擦PS复合材料及其制备方法,以解决因为在PS中添加无机填料影响PS复合材料性能的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种阻燃耐刮擦PS复合材料,由以下重量份的组份制成:
其中超细氢氧化铝经过偶联剂处理。
所述超细氢氧化铝为粒径均匀,粒径为0.6-1.5μm的氢氧化铝。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或多种。
所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬质酸钠中的一种或两种组合。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550或者KH570中的一种。
所述氢氧化铝和偶联剂的质量比为60-80:4-8。
一种阻燃耐刮擦PS复合材料制备方法,包括以下步骤:
1)称取重量份为60份-80份的PS、45份-50份的超细氢氧化铝、0.1份-0.5份的抗氧剂和0.4份-0.8份的润滑剂混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PS复合材料。
步骤1)中各原料在进行混合前在100℃下干燥5h。
步骤1)中的超细氢氧化铝经过偶联剂处理,具体为将氢氧化铝颗粒加入到偶联剂的乙醇溶液中超声分散,过滤后进行干燥,得到超细氢氧化铝;
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550或者KH570中的一种;
所述氢氧化铝和偶联剂的质量比为60-80:4-8。
步骤2)的挤出造粒是将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,其中,所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区,第一温度区的温度为140℃~170℃,第二温度区的温度为180℃~240℃,第三温度区的温度为180℃~240℃,第四温度区的温度为180℃~240℃,第五温度区的温度为180℃~240℃,第六温度区的温度为180℃~240℃,所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃~240℃,螺杆转速为120r/min~300r/min。
本发明的有益效果是:
本技术方案提供的超细氢氧化铝经硅烷偶联剂处理后,能更好地分散在PS中,这有利于保持PS复合材料的物理性能。
本技术方案中的超细氢氧化铝受热分解为氧化铝,它一方面可形成表面碳化层,阻止热量和氧气的进入,提高复合材料的阻燃效果,另一方面它还能提高PS复合材料的硬度,提高材料的耐刮擦性能。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案,以下的实施例仅是示例性的,仅能用来解释和说明本发明的技术方案,而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(Irganox1010)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox168)或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(Irganox1330)。
本申请实施例中所选用的原料如下:
PS(型号350),制造商为***乔;超细氢氧化铝,山东淄博吉领工贸;抗氧剂(型号Irganox1010、Irganox168、Irganox1330),瑞士汽巴精化;硬脂酸钙,湖北中料化工;硬质酸钠,湖北兴银河化工;硅烷偶联剂(KH550、KH570),南京奥诚化工。
本发明所用的测试仪器如下:
ZSK30型双螺杆挤出机,德国W&P公司;JL-1000型拉力试验机,广州市广才实验仪器公司生产;HTL900-T-5B型注射成型机,海太塑料机械有限公司生产;XCJ-500型冲击测试机,承德试验机厂生产;QT-1196型拉伸测试仪,东莞市高泰检测仪器有限公司;QD-GJS-B12K型高速搅拌机,北京恒奥德仪器仪表有限公司。
超细氢氧化铝的制备:
选取氢氧化铝颗粒与偶联剂按质量比为60-80:4-8,其中偶联剂为硅烷偶联剂KH550或KH570;具体制备方法为:
制备例1
称取60千克的氢氧化铝颗粒、4千克的KH550偶联剂,首先将4千克的KH550偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证4千克的KH550偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH550偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
制备例2
称取60千克的氢氧化铝颗粒、8千克的KH550偶联剂,首先将8千克的KH550偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证8千克的KH550偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH550偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
制备例3
称取80千克的氢氧化铝颗粒、4千克的KH550偶联剂,首先将4千克的KH550偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证4千克的KH550偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH550偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
制备例4
称取80千克的氢氧化铝颗粒、8千克的KH550偶联剂,首先将8千克的KH550偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证8千克的KH550偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH550偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
制备例5
称取70千克的氢氧化铝颗粒、6千克的KH550偶联剂,首先将6千克的KH550偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证6千克的KH550偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH550偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
制备例6
称取60千克的氢氧化铝颗粒、4千克的KH550偶联剂,首先将4千克的KH570偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证4千克的KH570偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH570偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
制备例7
称取60千克的氢氧化铝颗粒、8千克的KH570偶联剂,首先将8千克的KH570偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证8千克的KH570偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH570偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
制备例8
称取80千克的氢氧化铝颗粒、4千克的KH550偶联剂,首先将4千克的KH570偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证4千克的KH570偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH570偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
制备例9
称取80千克的氢氧化铝颗粒、8千克的KH570偶联剂,首先将8千克的KH570偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证8千克的KH570偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH570偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
制备例10
称取70千克的氢氧化铝颗粒、6千克的KH570偶联剂,首先将6千克的KH570偶联剂溶于乙醇中,在本申请中,对乙醇的用量没有要求,仅保证6千克的KH570偶联剂能够完全溶于乙醇中为准,将氢氧化铝颗粒加入到溶有KH570偶联剂的乙醇溶液中,同时用超声波分散,超声波分散时间为0.5-5小时,然后经过过滤,清洗及干燥等程序得到超细氢氧化铝,超细氢氧化铝的粒径为0.6-1.5μm。
实施例1
1)称取重量份为60份PS、45份制备例1或制备例6的超细氢氧化铝、0.1份Irganox1330和0.4份硬质酸钠,并将上述各原料在100℃下干燥5h,干燥后的各原料混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,即得到PS复合材料P1,其中,双螺杆挤出机的第一温度区的温度为140℃,第二温度区的温度为180℃,第三温度区的温度为180℃,第四温度区的温度为180℃,第五温度区的温度为180℃,第六温度区的温度为180℃℃,所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃,螺杆转速为120r/min。
实施例2
1)称取重量份为80份PS、50份制备例2或制备例7的超细氢氧化铝、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168和0.8份硬质酸钙,并将上述各原料在100℃下干燥5h,干燥后的各原料混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,即得到PS复合材料P2,其中,双螺杆挤出机的第一温度区的温度为170℃,第二温度区的温度为240℃,第三温度区的温度为240℃,第四温度区的温度为240℃,第五温度区的温度为240℃,第六温度区的温度为240℃℃,所述双螺杆挤出机的机头温度为240℃,螺杆转速为300r/min。
实施例3
1)称取重量份为70份PS、48份制备例3或制备例8的超细氢氧化铝、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬质酸钙和0.3份硬质酸钠混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,即得到PS复合材料P3,其中,双螺杆挤出机的第一温度区的温度为165℃,第二温度区的温度为210℃,第三温度区的温度为210℃,第四温度区的温度为210℃,第五温度区的温度为210℃,第六温度区的温度为210℃℃,所述双螺杆挤出机的机头温度为210℃,螺杆转速为210r/min。
实施例4
1)称取重量份为75份PS、45份制备例4或制备例9的超细氢氧化铝、0.2份Irganox1010、0.1份Irganox168、0.5份硬质酸钠,并将上述各原料在100℃下干燥5h,干燥后的各原料混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,即得到PS复合材料P4,其中,双螺杆挤出机的第一温度区的温度为160℃,第二温度区的温度为200℃,第三温度区的温度为200℃,第四温度区的温度为200℃,第五温度区的温度为200℃,第六温度区的温度为200℃℃,所述双螺杆挤出机的机头温度为210℃,螺杆转速为240r/min。
实施例5
1)称取重量份为78份PS、46份制备例5或制备例10的超细氢氧化铝、0.2份Irganox1010、0.1硬脂酸钙和0.5份硬质酸钠混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,即得到PS复合材料P5,其中,双螺杆挤出机的第一温度区的温度为150℃,第二温度区的温度为190℃,第三温度区的温度为190℃,第四温度区的温度为200℃,第五温度区的温度为200℃,第六温度区的温度为210℃℃,所述双螺杆挤出机的机头温度为210℃,螺杆转速为250r/min。
对比例1
1)称取重量份为75份PS、0.2份Irganox1010、0.1硬脂酸钙和0.5份硬质酸钠混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,即得到PS复合材料D1,其中,双螺杆挤出机的第一温度区的温度为160℃,第二温度区的温度为200℃,第三温度区的温度为210℃,第四温度区的温度为200℃,第五温度区的温度为200℃,第六温度区的温度为210℃℃,所述双螺杆挤出机的机头温度为210℃,螺杆转速为250r/min。
将上述实施例1-5及对比例1制备的PS复合材料用注塑机制成样条测试,测试数据如下表:
通过上表对比可看出,本发明制得的PS复合材料较对比例中PS相比,不但其耐摩擦性能、阻燃性能得到了很大的提升,而且拉伸强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度均很大程度上得到了保持,这大大扩展PS复合材料的应用领域,具有非常现实的意义。
以上仅是本发明的优选实施方式的描述,应当指出,由于文字表达的有限性,而在客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种阻燃耐刮擦PS复合材料,其特征在于,由以下重量份的组份制成:
其中超细氢氧化铝经过偶联剂处理。
2.根据权利要求1所述的阻燃耐刮擦PS复合材料,其特征在于,所述超细氢氧化铝为粒径均匀,粒径为0.6-1.5μm的氢氧化铝。
3.根据权利要求1所述的阻燃耐刮擦PS复合材料,其特征在于,所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的阻燃耐刮擦PS复合材料,其特征在于,所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬质酸钠中的一种或两种组合。
5.根据权利要求1所述的阻燃耐刮擦PS复合材料,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550或者KH570中的一种。
6.根据权利要求1或5所述的阻燃耐刮擦PS复合材料,其特征在于,所述氢氧化铝和偶联剂的质量比为60-80:4-8。
7.一种阻燃耐刮擦PS复合材料制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)称取重量份为60份-80份的PS、45份-50份的超细氢氧化铝、0.1份-0.5份的抗氧剂和0.4份-0.8份的润滑剂混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PS复合材料。
8.根据权利要求7所述的阻燃耐刮擦PS复合材料制备方法,其特征在于,步骤1)中各原料在进行混合前在100℃下干燥5h。
9.根据权利要求7所述的阻燃耐刮擦PS复合材料制备方法,其特征在于步骤1)中的超细氢氧化铝经过偶联剂处理,具体为将氢氧化铝颗粒加入到偶联剂的乙醇溶液中超声分散,过滤后进行干燥,得到超细氢氧化铝;
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550或者KH570中的一种;
所述氢氧化铝和偶联剂的质量比为60-80:4-8。
10.根据权利要求7所述的阻燃耐刮擦PS复合材料制备方法,其特征在于步骤2)的挤出造粒是将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,其中,所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区,第一温度区的温度为140℃~170℃,第二温度区的温度为180℃~240℃,第三温度区的温度为180℃~240℃,第四温度区的温度为180℃~240℃,第五温度区的温度为180℃~240℃,第六温度区的温度为180℃~240℃,所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃~240℃,螺杆转速为120r/min~300r/min。
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