本發明屬于高分子材料領域，尤其是涉及一種阻燃熱塑性彈性體合金材料及其制備方法。
背景技術：
通信系統是利用天線中的振子等輻射部件將電磁波信號發射出去來傳遞信息日常中接觸到的無線電通信、廣播/電視、雷達、導航、電子對抗、遙感、射電天文、WIFI等工程系統都屬于通信系統。在整個通信系統中天線發揮著核心作用，在天線安裝及使用過程中，為了保護輻射部件不被外界破壞或干擾，通常還在輻射部件的外面設置了保護殼體，利用該殼體將輻射部件包圍起來以起到保護作用。為了發揮天線的最大功效，要求天線外殼對電磁波的傳遞影響盡可能小，因此對外殼的材料選擇需要考慮材料的電氣性能指標值，例如，介電常數、正切角損耗值等，外殼材料相對介電常數越大，則電磁波在空氣與天線外殼分界面上的反射就越大，這將降低電磁波傳輸效率；損耗角正切tgδ越大，電磁波在穿透天線外殼過程中轉化為熱量而損耗的能量就越多。此外，由于有些天線的使用環境處于戶外，因此對外殼材料的老化性能提出了較高的要求。
目前通信天線外殼材料主要分為熱固性材料和熱塑性材料，熱固性材料主要使用不飽和聚脂樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂等與玻璃纖維復合而成，熱固性材料機械強度較高，耐候性能較好，尺寸穩定性較好等優點；但是熱固性材料一般密度較高，外殼整體重量較重(密度1.7-2.0g/cm3)，介電常數較高(4.0-5.5)，無法回收循環利用，此外熱固性類外殼成型復雜，綜合成本較高而且成型過程污染較大，對人體健康影響較大等缺陷。用量最大也最常用的天線外殼熱塑性材料主要是PVC類，聚氯乙烯(PVC)材料是目前使用最為廣泛的塑料材料之一，它具有價格便宜、軟硬可調、阻燃性能好、耐化學腐蝕好、電氣性能優異等優點，應用在天線外殼上重量相對較輕(密度1.4-1.65g/cm3)，耐候性較好，綜合成本較低等優點。雖然PVC材料具有諸多優點，但是也存在耐熱較差(熱變形溫度60℃左右)，介電常數相對較高(3-4.8)，強度相對較低，本色含有鹵素等缺陷。此外，天線外殼材料常用的熱塑性材料還包含ABS、ASA、HIPS、PP等材料，ABS、PS材料介電常數為2.8-3.0，價格便宜，由于本身分子結構中含有不飽和雙鍵，因此不適宜應用在戶外。ASA耐候性優異，是戶外應用的首選材料，不過ASA介電常數在2.8-3.3之間，而且成本較高，這就限制了其大規模使用。PP材料介電常數為2.2左右，密度低、成本低廉，不過強度較低、老化性較差，也限制了其使用。
目前，通信天線外殼的材料往低介電常數、高耐候、低重量、綠色環保、可回收、阻燃等方向發展，目前現有的熱固性或熱塑性材料或多或少都存在一定的缺陷。隨著通信行業的快速發展，無論是國家層面或普通消費者對信號的傳播速度和質量要求越來越高，因此，開發透波性能好、高耐候、具有阻燃功能的綠色環保的天線外殼材料具有重要的經濟價值和社會意義。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明旨在提出一種阻燃熱塑性彈性體合金材料及其制備方法，以解決目前通信行業天線外殼材料常用的熱固性材料存在的介電常數較高、密度大、不環保等缺陷和PVC材料耐溫性差、介電損耗大、含鹵等問題而其他熱塑性材料性能無法同時兼顧各方面性能等技術問題。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
一種阻燃熱塑性彈性體合金材料，由包括如下重量份數的組分組成：
進一步的，所述熱塑性彈性體為共軛二烯單體單元和鏈烯基芳香族單體單元為主體的嵌段共聚物；
優選地，所述共軛二烯單體單元為丁二烯或異戊二烯，所述鏈烯基芳香族單體單元為苯乙烯、α-甲基苯乙烯或對-甲基苯乙烯；
更優選地，所述鏈烯基芳香族單體單元為苯乙烯。
進一步的，所述鏈烯基芳香族單體單元的含量為嵌段共聚物總重量的5wt％-70wt％，優選地，所述鏈烯基芳香族單體單元的含量為嵌段共聚物總重量的18wt％-45wt％。
進一步的，所述熱塑性彈性體中的不飽和雙鍵的氫化率為85％以上；優選地，所述熱塑性彈性體中的不飽和雙鍵的氫化率為93％以上；更優選地，所述熱塑性彈性體中的不飽和雙鍵的氫化率為96％以上。
進一步的，所述苯乙烯共聚物為苯乙烯單體合成得到的通用級聚苯乙烯，所述通用級聚苯乙烯在200℃/5kg條件下的熔融流動系數為2-20g/10min，優選地，所述通用級聚苯乙烯在200℃/5kg條件下，熔融流動系數為2-8g/10min。
進一步的，所述相容劑為共軛二烯單體單元和鏈烯基芳香族單體單元為主體的嵌段共聚物、馬來酸酐接枝的共軛二烯單體單元和鏈烯基芳香族單體單元為主體的嵌段共聚物、馬來酸酐單元與鏈烯基芳香族單體單元為主體的嵌段共聚物中的一種或兩種以上的混合物。
進一步的，所述阻燃劑為環保溴系阻燃劑、銻系阻燃協效劑或磷酸酯類阻燃劑中的一種或兩種以上的混合物；優選地，所述環保溴系阻燃劑為十溴二苯乙烷、溴代三嗪或溴化環氧中的一種或兩種以上的混合物，所述銻系阻燃協效劑為銻白；所述磷酸酯類阻燃劑為磷酸三苯酯或二苯基磷酸酯。
進一步的，所述加工潤滑劑為硬脂酸類潤滑劑、聚乙烯類潤滑劑、酯類潤滑劑、石蠟類潤滑劑、酰胺類潤滑劑中的一種或兩種以上的混合物。
進一步的，所述抗氧劑為受阻酚類主抗氧劑、亞磷酸脂類輔助抗氧劑或主抗氧劑與輔助抗氧劑復配得到的復合抗氧劑中一種或兩種以上的混合物。
進一步的，所述光穩定劑是受阻苯甲酸酯類光穩定劑、受阻胺類光穩定劑、苯并三唑類光穩定劑、二苯甲酮類光穩定劑中的一種或兩種以上的混合物。
進一步的，所述填料為硫酸鋇、滑石粉、碳酸鈣、二氧化鈦、高嶺土中一種或兩種以上的混合物。
上述阻燃熱塑性彈性體合金材料的制備方法，包括如下步驟：將稱取的各組分加入高混機預混5-15min，經雙螺桿擠出機塑化、擠出切粒，得到所述合金材料。
進一步的，所述雙螺桿擠出機的螺桿長徑比為10：1-40：1，所述雙螺桿擠出機的各段螺桿溫度為180-220℃，螺桿轉速為300-500rpm，喂料轉速為300-500rpm，優選地，所述雙螺桿擠出機的螺桿長徑比為20：1-35：1。
相對于現有技術，本發明所述的一種阻燃熱塑性彈性體合金材料及其制備方法具有以下優勢：
(1)本發明所述的阻燃熱塑性彈性體合金材料創造性利用熱塑性彈性體和苯乙烯共聚物進行直接共混，得到低介電常數、低介電損耗、高耐候、阻燃、機械性能優良、綠色環保的材料，克服目前天線行業常見材料介電性能、耐候性、力學性能、環保要求等無法同時兼顧的缺陷，并將本發明產品原創性地應用在通訊天線行業和建材、園林設備等行業。
(2)本發明的阻燃熱塑性彈性體合金材料的制備方法通過選用合適的加工設備和工藝，克服了傳統苯乙烯類彈性體復雜繁瑣(需要預塑化)的加工工藝的缺點，本發明制備方法工藝簡單，易于操作和控制，非常適于工業化生產，產品綜合成本低，應用領域廣泛。
(3)本發明通過調節熱塑性彈性體和苯乙烯共聚物的混合比例，可以靈活實現材料不同性能(力學性能、硬度)的調整，可滿足不同的加工方式(擠出成型、注塑成型、吹塑成型)需求。
具體實施方式
除有定義外，以下實施例中所用的技術術語具有與本發明所屬領域技術人員普遍理解的相同含義。以下實施例中所用的試驗試劑，如無特殊說明，均為常規生化試劑；所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。
實施例和對比例中提到的：
SEBS為氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，采用臺橡的SEBS 6150；
SEPS為苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，選用科騰的G1750；
GPPS為通用級聚苯乙烯，選自錦湖的GP 125E；
HIPS為高抗沖聚苯乙烯，選用陶氏的1300；
ASA為丙烯酸酯類橡膠體與丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物，選用苯領的778T；
PP選用中沙石化的PP EP548RQ；
溴代三嗪：選自韓國宇進BTAC-245；
溴化環氧：選自韓國宇進CXB-714C；
銻白：選自杭州科利有限公司S-12N；
磷酸酯類阻燃劑：選自浙江萬盛公司CFP-220。
主抗氧劑為THANOX 1010；輔助抗氧劑為THANOX 168，所述的光穩定劑A為受阻胺類光穩定劑，光穩定劑B為二苯甲酮類光穩定劑，均選用的是市售的通用種類。
下面結合實施例來詳細說明本發明。
實施例1
一種阻燃熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數的原料組成：SEBS 10份；GPPS 60份；溴代三嗪10份；銻白3份；磷酸酯類阻燃劑2份；馬來酸酐接枝SEBS 3份；硬脂酸類潤滑劑0.3份、聚乙烯類潤滑劑0.2份、酯類潤滑劑0.5份；主抗氧劑0.1份，輔助抗氧劑0.1份；光穩定劑A 0.4份，光穩定劑B 0.4份；碳酸鈣10份。按上述質量份數配比稱取各組分后，加入高混機預混10min，經雙螺桿擠出機塑化、擠出切粒，得到阻燃熱塑性彈性體合金材料。
實施例2
一種阻燃熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數的原料組成：SEPS 16份；GPPS 60份；溴化環氧5份；銻白2份；馬來酸酐接枝SEBS 3份；硬脂酸類潤滑劑0.5份、聚乙烯類潤滑劑0.5份、酯類潤滑劑0.5份、石蠟類潤滑劑0.5份；主抗氧劑0.2份，輔助抗氧劑0.3份；光穩定劑A 1份，光穩定劑B 0.5份；硫酸鋇10份。按上述質量份數配比稱取各組分后，加入高混機預混10min，經雙螺桿擠出機塑化、擠出切粒，得到阻燃熱塑性彈性體合金材料。
實施例3
一種阻燃熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數的原料組成：SEBS 10份；GPPS 72份；溴化環氧10份；銻白5份；磷酸酯類阻燃劑2份；聚乙烯類潤滑劑0.2份、酯類潤滑劑0.3份；主抗氧劑0.1份，輔助抗氧劑0.1份；光穩定劑A 0.2份，光穩定劑B 0.1份。按上述質量份數配比稱取各組分后，加入高混機預混10min，經雙螺桿擠出機塑化、擠出切粒，得到阻燃熱塑性彈性體合金材料。
實施例4
一種阻燃熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數的原料組成：SEBS 30份；GPPS 46份；溴代三嗪10份；苯乙烯-馬來酸酐共聚物3份；硬脂酸類潤滑劑2份、聚乙烯類潤滑劑1份、酯類潤滑劑1份；主抗氧劑0.2份，輔助抗氧劑0.3份；光穩定劑A 0.8份，光穩定劑B 0.7份。按上述質量份數配比稱取各組分后，加入高混機預混10min，經雙螺桿擠出機塑化、擠出切粒，得到阻燃熱塑性彈性體合金材料。
實施例5
一種阻燃熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數的原料組成：SEBS 25份；GPPS 60份；苯乙烯-馬來酸酐共聚物2份；硬脂酸類潤滑劑1份、聚乙烯類潤滑劑0.5份、酯類潤滑劑0.5份；主抗氧劑0.2份，輔助抗氧劑0.2份；光穩定劑A 0.4份，光穩定劑B 0.2份；滑石粉5份。按上述質量份數配比稱取各組分后，加入高混機預混10min，經雙螺桿擠出機塑化、擠出切粒，得到阻燃熱塑性彈性體合金材料。
對比例1-3
對比例1-3的原料采用如表1所示配方，制備方法同實施例1-5一致。
實施1-5和對比例1-3的具體配方如下表1所示(按重量份數)：
表1實施例和對比例配方
將上述實施例1-5及對比例1-3制得的樣品在鼓風烘箱中于80℃干燥4小時后，用塑料注射成型機注塑成標準樣條，注塑溫度為200-220℃；將注塑好的樣條在50％的相對濕度、23℃放置至少24小時后進行性能測試。進行測試，其中樣條測試方法按如下方法進行：
拉伸性能：按ISO 527方法，拉伸速度50毫米/分鐘；
彎曲性能：按ISO 178方法，試驗速度2毫米/分鐘；
缺口沖擊強度：按ISO 180方法，4毫米厚的試樣，懸臂梁缺口沖擊；
耐候性按ISO 4892.2標準進行，老化1800小時后，記錄材料的色差變化值(ΔE)和性能(缺口沖擊強度)保持率；
介質損耗角正切tanδ及介電常數(ε)：按照GB/T 5594.4-1985，測試頻率1GHz(室溫)；
實施例1-5以及對比例1-3制得的樣品的性能測試結果數據如下表2所示：
表2各樣品性能測試結果
由表2可見：本發明制備的低介電常數、高耐候性阻燃熱塑性彈性體合金材料與采用公開技術的對比例相比，不僅具有較低的介電常數和介電損耗，同時保持了優異的耐候性能和力學性能，可以廣泛應用于通信行業、戶外建材和園林設備領域。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。