聚苯乙烯阻燃塑料经典配方汇总

聚苯乙烯阻燃塑料与制品

尊重原创 作者 王利民

一、经典配方

1.十溴二苯醚阻燃 HIPS 配方 1

配方（质量分数，%）：HIPS 83；十溴二苯醚 12；Sb2O35。

性能：氧指数为 28.5%，热变形温度为 74℃，V 形缺口冲击强度为 136J/m。

2.十溴二苯醚阻燃 HIPS 配方 2

配方（质量份）：HIPS 100；十溴二苯醚 13；Sb2O34；硬脂酸锌 1.5。

性能：阻燃性为 UL-94 V-0。

3.四溴双酚 A 阻燃 HIPS 配方

配方（质量分数，%）：HIPS 79；四溴双酚 A 17；Sb2O34。

性能：氧指数为 28.8%，热变形温度为 65℃，V 形缺口冲击强度为 139J/m。

4.CPE 阻燃 PS 配方

配方（质量份）：PS 100；CPE 20；Sb2O34；三碱式硫酸铅 2。

性能：阻燃性为 UL-94 V-0。

5.八溴联苯醚阻燃 HIPS 配方

配方（质量份）：PS 100；八溴联苯醚 20；Sb2O37。

性能：阻燃性为 UL-94 V-0。

6.六溴环十二烷阻燃 HIPS 配方

配方（质量份）：HIPS 100；六溴环十二烷 3；硬脂酸锌 0.5；硬脂酸钡 1.0。

性能：阻燃性为 UL-94 V-0。

7.三（三溴新戊醇基）磷酸酯阻燃 HIPS 配方

配方（质量分数，%）：HIPS 91；三（三溴新戊醇基）磷酸酯 6；三氧化二锑 2；其他 1。

性能：密度为 1.081g/cm3，熔体流动速率为 7.5g/（10min），拉伸强度为 28.5MPa，断裂伸长率为 39.4%，弯曲强度为 40.1MPa，弯曲模量为 2210MPa，悬臂梁缺口冲击强度为 10.5kJ/m2，阻燃性为 UL-94 V-2。

8.HIPS/溴系/锑/有机蒙脱土复合阻燃配方

配方（质量份）：HIPS 100；四溴双酚 A 7.5；三氧化二锑 2.5；有机蒙脱土 5.0。

性能：阻燃性为 UL-94 V-0。

9.四溴双酚 A 阻燃增韧 HIPS 配方

配方（质量分数，%）：HIPS 50；SBS 20；四溴双酚 A 20；Sb2O35；PS 4；EBS 1。自制。

10.低烟阻燃高抗冲击聚苯乙烯配方

配方（质量份）：PS（466F）100；苯乙烯类树脂（SBS）40；十溴联苯醚 25；三氧化二锑 15；水合氢氧化镁 5.0。

加工条件：先将三氧化二锑在 120℃ 下鼓风干燥 4～6h，再与配方内其他组分充分混合均匀后，加入双螺杆挤出机内在 170～200℃ 温度下熔融塑化造粒，粒料在 80℃ 下鼓风干燥 4h 后，在 185～210℃ 温度下注射样条。

性能：阻燃性为 UL-94 V-0，发烟性少，拉伸强度为 16.1MPa，断裂伸长率为 115%，弯曲强度为 24.9MPa，悬臂梁冲击强度为 22.8kJ/m2，简支梁冲击强度为 25.8kJ/m2，熔体流动速率为 3.5g/（10min）。

11.酚醛树脂无卤阻燃 HIPS 配方及性能（见表 1 ）

表 1 酚醛树脂无卤阻燃 HIPS 配方及性能

12.氢氧化铝/红磷/MPPO 无卤阻燃 HIPS 配方

配方（质量分数，%）：HIPS 39；MPPO 25；纳米氢氧化铝（偶联处理）12；红磷母料（磷含量 40%）9；SBS（YH-801）15。

性能：冲击强度为 10kJ/m2，阻燃性为 UL-94 V-0。

13.低烟无卤阻燃 HIPS 及性能（见表 2 ）

表 2 低烟无卤阻燃 HIPS 配方及性能

14.热塑性酚醛树脂无卤阻燃 HIPS 配方

配方（质量份）：HIPS 100；热塑性酚醛树脂 31；微胶囊包覆红磷 3；氢氧化镁 6。

性能：阻燃性为 UL-94 V-0，拉伸强度为 25.2MPa，断裂伸长率为 35%，缺口冲击强度为 90J/m。

15.酚醛环氧树脂无卤阻燃 HIPS 配方

配方（质量份）：HIPS 100；酚醛环氧树脂（Shell）10；磷酸三苯酯（TPP）10。

性能：氧指数为 35.6%。

16.环氧树脂无卤阻燃 HIPS 配方

配方（质量份）：HIPS 100；环氧树脂 20；微囊化红磷 8；氧化锌 6。

性能：拉伸强度为 24MPa，弯曲强度为 48MPa，缺口冲击强度为 1.2kJ/m2。

17.铝/镁复合无卤阻燃 HIPS 配方

配方（质量份）：HIPS 100；Al（OH）330；Mg（OH）210；红磷 5；偶联剂（KR-212）0.5；硬脂酸 0.5。

性能：氧指数为 26.5%，发烟少。

18.阻燃聚苯乙烯（反应型）配方（见表 3）

表 3 阻燃聚苯乙烯（反应型）配方

19.阻燃聚苯乙烯（添加型）配方（见表 4）

表 4 阻燃聚苯乙烯（添加型）配方

20.阻燃抗冲击聚苯乙烯（添加型）配方（见表 5）

表 5 阻燃抗冲击聚苯乙烯（添加型）配方

二、制备实例

实例 1.高抗冲聚苯乙烯阻燃母料

（1）原材料与配方（见表 6）

表 6 原材料与配方

（2）制备方法

（3）性能（见表 7）

表 7 高抗冲聚苯乙烯阻燃母料的性能

（4）效果

1）筛选出了阻燃剂、助阻燃剂、载体树脂及分散剂，研制出了适用的阻燃色母粒。

2）阻燃色母粒阻燃效果显著，而且对 HIPS 的物理力学性能影响不大。

3）差热分析证明加入阻燃色母粒的 HIPS 的加工应用是安全的。

4）流变性能测试表明，加入阻燃色母粒的 HIPS 树脂熔体属于假塑性流体，且加工性能比 HIPS 好。

实例 2.PS 塑料着色用阻燃色母料

（1）原材料与配方（见表 8）

（2）制造方法

表 8 原材料与配方

（3）性能 将采用上述工艺及配方制得的多功能母料与 HIPS 以 1∶10 的比例混合，注射成测试样品，经山东省产品质量监督检验所按 GB 8898—2011 标准检测，水平燃烧速度小于 40mm/min，完全符合标准中对塑料阻燃性的要求。产品经有关厂家使用，着色均匀，阻燃性好，可满足家电塑料配件阻燃着色的要求。

（4）效果

1）选取合适的原料是至关重要的一环。因为原料质量、性能直接影响到产品的质量，因此选取的原料必须满足产品加工工艺的要求。

2）在选定原料后，加工工艺也会影响产品的质量。选用双螺杆挤出机，有利于产品中各种组分的混合，可保证多功能母料在塑料中有良好的分散性。

如制备其他颜色的母料，可在配方中换用其他相应颜色的颜料。

实例 3.HIPS 阻燃材料

（1）原材料与配方（见表 9）

表 9 原材料与配方

（2）制备方法 为提高卤素阻燃剂的热稳定性，使用前应与适量有机稳定剂进行混合处理，混合温度为 60～70℃，时间约 5～8min。混合后按配方比例与树脂和其他助剂一起在开炼机上进行混炼，将拉出的片材裁剪成一定尺寸放入压片机中模压成 5mm 厚的板材，然后按标准制成试样。HIPS 阻燃试样制备工艺条件见表 10。

表 10 HIPS 阻燃试样制备工艺条件

（3）性能与效果

1）DBDPO/Sb2O3的配比在 2∶1 左右时具有较好的协同效果，配比过大或过小阻燃效果均较差。

2）单独使用 DBDPO/Sb2O3体系用量在 22 份左右时阻燃效果较好，但有浓黑烟产生。

3）长链聚磷酸胺与 DBDPO/Sb2O3具有良好的协同作用，由此构成的多元阻燃体系可使 HIPS 阻燃性能达到 FV-0 级，且无浓黑烟产生，成本也较低。

实例 4.增韧改性阻燃聚苯乙烯

（1）原材料与配方（见表 11）

表 11 原材料与配方

（2）制备方法 制备方法如图 12 所

（3）性能与效果 介绍了十溴联苯醚（DBDPO）/三氧化二锑（Sb2O3）阻燃体系对高抗冲聚苯乙烯（HIPS）的阻燃效果，讨论了增韧剂、分散剂对阻燃效果及材料力学性能的影响。结果表明，当阻燃体系添加量适当时，阻燃性可达到 UL-94V-0 级，但冲击强度、断裂伸长率下降，断裂强度上升。增韧剂和分散剂的加入，使冲击强度和断裂强度增加，断裂伸长率略有下降。

图 12 制备方法

①Sb2O3事先用 1% 酞酸酯类偶联剂处理

实例 5.十溴二苯乙烷（DBDPE）阻燃改性 PS

（1）原材料与配方（见表 13）

表 13 原材料与配方

（2）制备方法

工艺条件见表 14。

表 14工艺条件

（3）性能与效果

1）DBDPE 与 DBDPO 具有相同的阻燃机理，阻燃效果相当，完全可以替代 DBDPO 作为主阻燃剂使用。

2）DBDPE 与 Sb2O3并用具有协同阻燃效应，其比例在 2∶1 至 3∶1 时效果最佳。

3）随着复合阻燃剂用量增加，阻燃 PS 的氧指数逐渐增大，但是 PS 材料的物理力学性能有较大程度的降低。采用偶联剂处理过的阻燃剂改性 PS，可改善阻燃 PS 材料的力学性能，同时不会降低阻燃 PS 的阻燃性能。

实例 6.阻燃 HIPS

（1）原材料与配方（见表 15）

表 15 原材料与配方

（2）制备方法 将全硫化丁苯橡胶粉末

VP-101，北京化工研究院生产，粒径 80～110nm，凝胶含量 90.4%（质量分数）

和高抗冲聚苯乙烯粒料（Dow 化学公司生产，牌号 A-Tech1300）、十溴联苯醚（美国 Albemarle 公司生产，Saytex 102E）、三氧化二锑（湖南冷水江 Hsikwangshan Twinkling Star 公司生产，闪星牌）及抗氧剂 1010（瑞士汽巴加基生产）在高速搅拌机中均匀混合，然后将混合物料通过德国 WP 公司的 ZSK-25 双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒。挤出机各段温度分别为 170℃、180℃、180℃、180℃、180℃ 和 180℃（机头温度）。粒料经注射法制成标准样条后再进行各项力学性能测试。

（3）性能（见表 16）

表 16 性能

（4）应用 可用作家用电器壳体的注射专用料。

实例 7.无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯

（1）原材料与配方（见表 17）

表 17 原材料与配方

（2）制备方法

1）CG-ATH 的制备。先用含有二氧化碳的气体与合适浓度的偏铝酸钠溶液进行碳化反应（控制适当的反应条件），得到前驱体水合氧化铝凝胶，再在高温高压下，用特定改性剂对前驱体进行化学改性，然后冷却到常温进行过滤、洗涤、干燥即可得到 CG-ATH。CG-ATH 分解温度在 340℃ 以上，质量损失率为 50% 左右。

2）CG-ATH 的表面处理。将 CG-ATH 与水配成一定浓度的浆料，在搅拌条件下加热至一定温度，用无水乙醇按体积比 1∶1 稀释，再加入定量偶联剂至浆料中，持续搅拌 25min，即可得到表面改性 CG-ATH。

把表面改性 CG-ATH 与其他原料按一定比例充分混合后，在双螺杆挤出机上挤出造粒，将所得粒料用单螺杆挤出机挤成测试样条。

（3）性能与效果 CG-ATH 和 MPPO 与红磷母料之间有很好的协效阻燃作用，配合使用可以使 HIPS 的垂直燃烧达到 FV-0 级，氧指数达到 27.5%，但是所得复合材料的韧性差，冲击强度低，不能满足使用要求。SBS 与 HIPS 结构相似，相容性好，分散相粒子同基材之间有良好的界面黏结，对复合材料有很好的增韧作用。当 SBS 用量为 15% 时，可以使复合材料冲击强度提高一倍以上，并且不影响复合材料的阻燃性能。

实例 8.阻燃高抗冲聚苯乙烯粒料

（1）原材料与配方（见表 18）

表 18 原材料与配方

（2）主要设备

1）ϕ34mm 双螺杆挤出机（南京科亚公司）。

2）UNIMAX 80i 注射机（怡光精密机械有限公司）。

（3）制备工艺

1）工艺流程。阻燃 HIPS 制备工艺流程如图 19 所示。

图 19 阻燃 HIPS 制备工艺流程

2）试样制备。先按一定比例称取 HIPS 及各种配料，充分混合后在双螺杆挤出机中挤出造粒（混炼温度为 200～210℃）；然后将粒料烘干后注射成标准试样及长 85mm、宽 55mm、厚 3mm 的薄板。

（4）性能与效果（见表 20～ 表 22 ）

表 20 阻燃 HIPS 体系的综合性能

表 21 阻燃 HIPS 体系经太阳暴晒后的总色差 ΔE

表 22 阻燃 HIPS 体系经太阳暴晒后的主要力学性能及保持率

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