一種高耐熱無鹵阻燃聚苯醚復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及聚苯醚復合材料的技術領域，更具體地說，是涉及一種高耐熱無鹵阻 燃聚苯醚復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚苯醚（ΡΡ0)的相對密度小，具有耐應力松馳、耐蠕變、耐熱、抗水解、耐水蒸氣、 尺寸穩定性等一系列優異性能，同時具有難燃自熄性以及在很寬溫度、頻率范圍內保持優 異電氣性能等特點。但是，聚苯醚由于熔體粘度大加工困難，所以一般加入其他樹脂，如聚 苯乙稀（PS)、尼龍（PA)、丙稀腈-丁二稀-苯乙稀（ABS)等改善材料的加工性能。但是，這 些樹脂的加入會使聚苯醚的阻燃性明顯下降，不適合用于阻燃性要求較高的電子電氣等領 域。為了克服以上的缺點，人們提出各種解決方案，并申請了相關專利。
[0003] 中國專利CN102399433A公開了一種用于光伏接線盒聚苯醚組合物，其主要組分 包括：聚苯醚55~95份，聚苯乙烯45~5份，增韌劑2~10份，磷酸酯阻燃劑5~20份， 該組合物具有阻燃性好、耐熱氧老化、電氣性能優良等特點。中國專利CN102702722A公開 了一種無鹵阻燃增強聚苯醚/ABS合金及其制備方法，其主要組分包括：聚苯醚10~50%， ABS10~40%，復配型無鹵阻燃劑5~25%，增韌劑2~20%，玻纖10~40%，相容劑 1~10%，制得的聚苯醚合金具有良好的力學性能、優良的外觀、高抗沖等優點。中國專利 CN101570631A公開了一種高耐熱、無鹵阻燃聚苯醚/聚苯乙烯復合物及其制備方法，該復 合物包括聚苯醚樹脂、聚苯乙烯、增韌劑、無鹵阻燃劑和加工助劑，其中，無鹵阻燃劑為微膠 囊化包覆紅磷與磷酸酯或亞磷酸酯中的一種或多種復配使用，制得材料具有耐熱高、阻燃 劑不易析出以及不含鹵素等特點。中國專利CN102643526A公開了一種超高耐熱性無鹵阻 燃聚苯醚組合物，其主要組分包括：聚苯醚70~90 %，聚苯硫醚0. 5~10%，聚苯乙烯2~ 25%，磷酸酯1~10%。通過加入聚苯硫醚提高組合物的耐熱性和流動性。
[0004] 以上發明雖然在提高聚苯醚復合材料的阻燃性和耐熱性方面提供了一些有益指 導，但仍存在一些不足：（1)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS)和聚苯乙烯（PS)等樹脂的加入 使聚苯醚的耐熱性顯著下降；（2)磷酸酯類阻燃劑的加入符合綠色環保的無鹵發展要求， 但由于很強的塑化作用，在改善阻燃劑的同時使聚苯醚復合材料的耐熱性明顯下降；（3) 聚苯硫醚雖然不會使聚苯醚的耐熱性下降，但其與聚苯醚相容性差，影響材料的機械性能。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服現有技術中的上述缺陷，提供一種高耐熱無鹵阻燃聚苯醚 復合材料及其制備方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明的第一方面提供了一種高耐熱無鹵阻燃聚苯醚復合材 料，該復合材料由以下按重量百分比計的組分組成：
[0007]
[0008] 作為優選的，所述聚苯醚在25°C氯仿中測定的特征粘度為0. 35~0.65dL/g。低 于0. 35dL/g(25 °C氯仿）的聚苯醚分子量過低，阻燃性能較差，而高于0. 65dL/g(25 °C氯仿） 時雖然聚苯醚阻燃性能良好，但由于其流動性差，反而帶來加工困難。
[0009] 作為優選的，所述間規聚苯乙烯為高抗沖間規聚苯乙烯，其懸臂梁缺口沖擊強度 大于l〇KJ/m2 (IS0180, 23°C)。
[0010] 作為優選的，所述玻璃纖維為無堿玻纖，且單絲直徑為7~17μm，短切長度3~ 24mm。直徑小于7μm的纖維制備困難，而且在復合材料加工過程中容易磨損，強度損失很 大；直徑大于17μm的玻纖會影響與樹脂的結合，同樣影響復合材料的性能。
[0011] 作為優選的，所述無鹵阻燃劑為耐沖擊性聚苯乙烯（HIPS)為載體的紅磷母粒。其 中，所述紅磷母粒為通過重量百分比為40 %~60 %、500~1500目的紅磷先經過穩定劑、低 分子蠟包覆后再與耐沖擊性聚苯乙烯擠出造粒得到的紅磷母粒。
[0012] 作為優選的，所述相容劑為聚苯醚接枝馬來酸酐（ΡΡΟ-g-MAH)或間規聚苯乙烯接 枝馬來酸酐（sPS-g-MAH)中的至少一種。相容劑的一端含有ΡΡ0或sPS，另一端含有與玻纖 表面極性基團反應的MAH，能夠提高樹脂與玻纖的結合，起到更好的相容作用。
[0013] 作為優選的，所述的抗氧劑為受阻酚、亞磷酸酯和吸酸劑組成的復配抗氧體系。其 中，所述受阻酚優選為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯，所述亞磷 酸酯優選為三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯，所述吸酸劑優選為氧化鋅（ΖηΟ)。
[0014] 作為優選的，所述的潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯。
[0015] 本發明的第二方面提供了一種如上述技術方案所述的高耐熱無鹵阻燃聚苯醚復 合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0016] (1)將30%~50%聚苯醚、15%~50%間規聚苯乙烯、1%~7%無鹵阻燃劑、 2%~6%相容劑、0. 4%~1. 0%抗氧劑和0. 2%~1. 0%潤滑劑加入到混合機混合；
[0017] (2)將上述混合好的材料放入雙螺桿擠出機的主喂料斗，在側喂料斗加入10%~ 40%的玻璃纖維，通過雙螺桿擠出機擠出造粒，制得高耐熱無鹵阻燃聚苯醚復合材料。
[0018] 作為優選的，所述混合時間為3~5min，雙螺桿擠出機的轉速為200~500r/min， 溫度為250~290 °C。
[0019] 與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
[0020] 1、選用耐熱性優異的間規聚苯乙烯（sPS)與聚苯醚（ΡΡ0)復合，制得的聚苯醚/ 間規聚苯乙烯（PPO/sPS)合金的耐熱性遠高于聚苯醚/聚苯乙烯（PP0/PS)和聚苯醚/丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯（PP0/ABS)等合金。
[0021] 2、采用紅磷母粒為阻燃劑，在實現材料無鹵阻燃的前提下，避免了傳統磷酸酯類 無鹵阻燃劑對耐熱的劣化作用，同時選用HIPS為載體，保證了相容性。
[0022] 3、采用聚苯醚接枝馬來酸酐（ΡΡΟ-g-MAH)和間規聚苯乙烯接枝馬來酸酐 (sPS-g-MAH)作為相容劑，能夠提高樹脂與玻璃纖維的界面結合，改善材料的加工性能，提 高材料的機械性能。
[0023] 4、本發明的工藝簡單，加工性能良好，制得的無鹵阻燃聚苯醚具有機械性能優良， 耐熱性能好，可以用于對阻燃性和耐熱性要求高的家電汽車和電子電氣等領域。
【具體實施方式】
[0024] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施例中 的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是 全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提 下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025] -種高耐熱無鹵阻燃聚苯醚復合材料，該復合材料由以下按重量百分比計的組分 組成：聚苯醚30%~50%，間規聚苯乙烯15%~50%，玻璃纖維10%~40%，無鹵阻燃劑 1 %~7%，相容劑2%~6%，抗氧劑0. 4%~1. 0%，潤滑劑0. 2%~1. 0%。
[0026] 所述聚苯醚在25°C氯仿中測定的特征粘度為0.35~0.65dL/g。
[0027] 所述間規聚苯乙烯為高抗沖間規聚苯乙烯，其懸臂梁缺口沖擊強度大于10KJ/m2。
[0028] 所述玻璃纖維為無堿玻纖，且單絲直徑為7~17μm，短切長度3~24mm。
[0029] 所述無鹵阻燃劑為耐沖擊性聚苯乙烯為載體的紅磷母粒。所述紅磷母粒為通過重 量百分比為40%~60%、500~1500目的紅磷先經過穩定劑、低分子蠟包覆后再與耐沖擊 性聚苯乙稀擠出造粒得到的紅磷母粒。
[0030] 所述相容劑為聚苯醚接枝馬來酸酐或間規聚苯乙烯接枝馬來酸酐中的至少一種。
[0031] 所述的抗氧劑為受阻酚、亞磷酸酯和吸酸劑組成的復配抗氧體系。
[0032] 所述的潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯。
[0033] -種高耐熱無鹵阻燃聚苯醚復合材料的制備方法，包括以下步驟：將30%~50% 聚苯醚、15%~50%間規聚苯乙烯、1 %~7%無鹵阻燃劑、2%~6%相容劑、0. 4%~1. 0% 抗氧劑和〇. 2%~1. 0%潤滑劑加入到混合機混合，混合時間為3~5min，然后放入雙螺