一种抗冲击的绝缘板材的制备工艺的制作方法
本发明涉及聚苯乙烯，具体为一种抗冲击的绝缘板材的制备工艺。
背景技术：
1、聚苯乙烯是一种通用工程塑料，可以制成电木板，层压板，塑料板，泡沫板，薄膜等，广泛应用在建筑、保温、包装、容器等方面。传统的聚苯乙烯材料存在抗冲击性能不好，容易燃烧等问题。向聚苯乙烯中加入增韧剂，抗冲击改性剂等，可以改善其韧性，抗冲击等性能。专利cn108948554b公开了以聚烯烃多元醇、二异氰酸酯和二胺类扩链剂等作为原料，制备的聚烯烃型聚氨酯弹性体对聚苯乙烯具有良好的增韧效果，但是该专利没有改善聚苯乙烯的阻燃，绝缘等性能。
2、六方氮化硼是一种高性能无机纳米材料，力学强度大，绝缘性能高，导热性能强，在塑料，纤维，橡胶等高分子材料中有重要的应用。专利cn105860315b公开了以氮化硼、苯乙烯、偶联剂、引发剂等作为原料，提高了六方氮化硼和聚苯乙烯间的相容性，增强了聚苯乙烯的力学，导热等性能。但是该专利需要使用到kh-570等硅烷偶联剂，并且也没有改善聚苯乙烯的抗冲击强度，阻燃等性能。
技术实现思路
1、（一）解决的技术问题：本发明解决了聚苯乙烯板材抗冲击性，绝缘性和阻燃性不好的问题。
2、（二）技术方案：一种抗冲击的绝缘板材的制备工艺：
3、步骤a、向烧瓶中加入三氯甲烷，苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，搅拌后加入2-(哌嗪-1-基)乙酸，在50-60℃中搅拌反应24-36h，将溶液倒入乙醇中，过滤后用乙醇洗涤，干燥，得到哌嗪乙酸改性聚苯乙烯共聚物。反应式为：
4、
5、步骤b、向烧瓶中加入聚乙二醇，干燥脱水，加入二异氰酸酯化合物，通入氮气，加热至70-75℃，反应2-3h，然后加入哌嗪乙酸改性聚苯乙烯共聚物，反应1-1.5h，冷却，得到改性聚氨酯。
6、步骤c、将改性聚氨酯、羟基化六方氮化硼加入到高速混合机中共混，然后将共混料与聚苯乙烯树脂，阻燃剂加入到双螺杆挤出机中造粒，最后在平板硫化机中热压成型，得到抗冲击的绝缘板材。
7、优选的，步骤a中，2-(哌嗪-1-基)乙酸的质量是苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物质量的25-60%。
8、优选的，步骤b中，二异氰酸酯化合物，哌嗪乙酸改性聚苯乙烯共聚物的质量分别是聚乙二醇质量的18-26%、6-10%；聚乙二醇的分子量为2000。
9、优选的，二异氰酸酯化合物为甲苯-2,4-二异氰酸酯或二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯。
10、优选的，改性聚氨酯、羟基化六方氮化硼，阻燃剂的质量分别是聚苯乙烯质量的5-20%、8-15%、12-18%。
11、优选的，阻燃剂为磷酸三苯酯或间苯二酚双(二苯基磷酸酯)。
12、优选的，苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备工艺为：向烧瓶中加入水，苯乙烯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，十二烷基苯磺酸钠，搅拌后加入过氧化二苯甲酰，加热至80-85℃，反应5-7h，过滤，用水和乙醇洗涤，干燥，得到苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。结构式为：。
13、优选的，甲基丙烯酸缩水甘油酯，十二烷基苯磺酸钠，过氧化二苯甲酰的质量分别是苯乙烯质量的12-30%、2-2.5%、1.6-2.2%。
14、优选的，羟基化六方氮化硼的制备工艺为：向烧瓶中加入质量浓度为150-200g/l的氢氧化钠溶液，六方纳米氮化硼，加热至95-100℃，搅拌并冷凝回流12-18h，过滤，水洗，干燥，得到羟基化六方氮化硼。
15、本发明的技术效果：本发明利用苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和2-(哌嗪-1-基)乙酸进行开环反应，得到哌嗪乙酸改性聚苯乙烯共聚物，其含有的羟基，可以聚乙二醇和二异氰酸酯化合物进行聚合反应，得到含有聚苯乙烯分子链的改性聚氨酯。
16、本发明以改性聚氨酯作为增韧剂，羟基化六方氮化硼为无机填料，磷酸三苯酯等作为阻燃剂，与聚苯乙烯树脂复合，得到抗冲击的绝缘板材。改性聚氨酯中含有聚苯乙烯链段，与聚苯乙烯树脂之间有很好的相容性，使改性聚氨酯起到很好的增韧效果，有利于提高聚苯乙烯树脂板材的弯曲强度和抗冲击强度。
17、本发明的改性聚氨酯的聚苯乙烯链段含有羧基，在高温共混过程中，羧基可以与羟基化六方氮化硼表面的羟基发生氢键等相互作用，使改性聚氨酯包覆在六方氮化硼表面，从而改善了六方纳米氮化硼在聚苯乙烯树脂中的分散性，进一步提高板材的力学性能，同时六方纳米氮化硼均匀的分散在板材基体中，有利于提高体积电阻率和绝缘性能。
18、本发明的改性聚氨酯的聚苯乙烯链段中含有哌嗪基团，可以与磷酸三苯酯等含磷阻燃剂形成氮磷膨胀阻燃剂，燃烧时释放氮气等不可燃气体，促进板材形成膨胀炭层，与六方纳米氮化硼起到协效阻燃作用，有利于提高板材的极限氧指数，改善阻燃性能。
技术特征：
1.一种抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺为：
2.根据权利要求1所述的抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述步骤a中，2-(哌嗪-1-基)乙酸的质量是苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物质量的25-60%。
3.根据权利要求1所述的抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述步骤a中，反应在50-60℃中进行24-36h。
4.根据权利要求1所述的抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述步骤b中，二异氰酸酯化合物，哌嗪乙酸改性聚苯乙烯共聚物的质量分别是聚乙二醇质量的18-26%、6-10%；聚乙二醇的分子量为2000。
5.根据权利要求4所述的抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述二异氰酸酯化合物为甲苯-2,4-二异氰酸酯或二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述的抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述改性聚氨酯、羟基化六方氮化硼，阻燃剂的质量分别是聚苯乙烯质量的5-20%、8-15%、12-18%。
7.根据权利要求6所述的抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述阻燃剂为磷酸三苯酯或间苯二酚双(二苯基磷酸酯)。
8.根据权利要求2所述的抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备工艺为：向烧瓶中加入水，苯乙烯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，十二烷基苯磺酸钠，搅拌后加入过氧化二苯甲酰，加热至80-85℃，反应5-7h，过滤后洗涤，干燥，得到苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
9.根据权利要求8所述的抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯，十二烷基苯磺酸钠，过氧化二苯甲酰的质量分别是苯乙烯质量的12-30%、2-2.5%、1.6-2.2%。
10.根据权利要求6所述的抗冲击的绝缘板材的制备工艺，其特征在于，所述羟基化六方氮化硼的制备工艺为：向烧瓶中加入质量浓度为150-200g/l的氢氧化钠溶液，六方纳米氮化硼，加热至95-100℃，搅拌并冷凝回流12-18h，过滤后洗涤，干燥，得到羟基化六方氮化硼。
技术总结
本发明涉及聚苯乙烯技术领域，且公开了一种抗冲击的绝缘板材的制备工艺，本发明将改性聚氨酯、羟基化六方氮化硼加入到高速混合机中共混，然后将共混料与聚苯乙烯树脂，阻燃剂加入到双螺杆挤出机中造粒，最后在平板硫化机中热压成型，得到抗冲击的绝缘板材。改性聚氨酯中含有聚苯乙烯链段，与聚苯乙烯树脂之间有很好的相容性，使改性聚氨酯起到很好的增韧效果，同时可以改善六方纳米氮化硼在聚苯乙烯树脂中的分散性，进一步提高板材的力学性能和绝缘性能。改性聚氨酯的聚苯乙烯链段中含有哌嗪基团，可以与磷酸三苯酯等含磷阻燃剂形成氮磷膨胀阻燃剂，有利于提高板材的极限氧指数，改善阻燃性能。
技术研发人员：李广强,孙巨坤,孙太升
受保护的技术使用者：山东澳兴绝缘材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5