聚苯醚PPO改性综述

目录

第1章聚苯醚简介 (1)

第2章PPO与PA的共混改性 (2)

第2.1节PPO/PA合金简介 (2)

第2.2节PPO与PA的共混改性的目的和用途 (2)

第2.3节PPO与PA的共混改性的配方 (3)

第2.4节PPO与PA的共混改性的工艺及设备 (5)

第3章PPO与PS的共混改性 (9)

第3.1节PPO/PS合金简介 (9)

第3.2节PPO与PS的共混改性的目的和用途 (9)

第3.3节PPO与PS的共混改性的配方 (11)

第4章PPO与其他聚合物的共混改性 (13)

第4.1节PPO/PBT合金 (13)

第4.2节PPO/PET合金 (14)

第4.3节PPO/PPS合金 (14)

第5章总结 (14)

参考文献 (16)

第1章聚苯醚简介

聚苯醚（简称PPO或PPE)是通用工程塑料的五虎将之一，是一种具有机械性、阻燃性、耐热性、电绝缘性和化学稳定性等优良性能的热塑性树脂。在1957年由美国GE公司研发成功。但是由于聚苯醚自身熔体粘度过高及易内应力开裂等缺点，导致很难通过挤出、压塑、注射等手段使其加工成型，这大大限制了PPO的应用发展[1]。

聚苯醚外观透明、无毒、相对密度小，属于非结晶性材料。PPO优异性能如下[2]：

1、力学性能高。聚苯醚的分子链中含有大量的苯环，这决定了其具有较好的硬度和刚性，其拉伸强度和弯曲强度高，抗蠕变性能好；

2、耐热性好。PPO的玻璃化转变温度为210℃，热变形温度达到180℃，是热塑性工程塑料最高的，在较宽温度范围内都能保持原有性能，适于金属材料搭配使用；

3、耐水性好。PPO的吸水性很低，吸水率<0.05%，不水解，这是因为PPO不含水解官能团；

4、阻燃性好。聚苯醚很难燃烧，只要加入少量的阻燃剂即可有很好的阻燃效果；

5、耐化学药品性好。PPO不与大部分酸、碱、盐溶液反应。

但与此同时聚苯醚仍存在很多缺点：在有光条件下使用较长时间，颜色会有所变黄，影响其使用范围。同时PPO的流动性差、溶体粘度高、加工成型困难，纯PPO 几乎不能采用注射成型方法成型，这必然极大地限制其使用，因此改善PPO的加工性能，使其更好地应用在实际生产中就成为PPO树脂发展的关键之一。

PPO需要改性的原因：

1、熔体流动性差，加工困难；

2、耐溶剂性差，制品易开裂；

3、耐氧化性差，需添加抗氧剂；

4、成本高，价格昂贵。

PPO合金主要采用其他聚合物如PS, PA, HIPS, PBT及弹性体等共混方法。共混改性后，合金的Tg下降，加工性能提高，虽然热变形温度有所下降，但仍保有PPO 树脂的大部分特性[3]。

第2章PPO与PA的共混改性

第2.1节PPO/PA合金简介

聚苯醚(PPO)材料尺寸稳定性好，并拥有出色的热稳定性和电绝缘性，由于分子链中苯环的存在，PPO具有很好的刚性。但是，由于PPO熔体粘度极高，影响了其加工性能，并且由于PPO韧性较差也限制了其应用[4]。一般地，通过向PPO中添加聚苯乙烯改善其加工性能，但由此降低了PPO的热变形温度和耐腐蚀性。而聚苯醚/聚酰胺(PA)共混合金的开发则利用了PA易加工、高强度、耐溶剂等特点，在弥补PPO缺陷的同时保证了材料性能，且PA自身耐热性、尺寸稳定性差的缺陷也得到补偿，实现了两种工程塑料的优化组合[5]。

但是，对PPO/PA体系来说，因为两相的极性和界面张力差别较大，属于典型的不相容体系，且二者存在较大的粘度差，因此如何获得良好的混合效果，成为PPO/PA 共混改性领域的关键。

第2.2节PPO与PA的共混改性的目的和用途

现今，聚苯醚/尼龙共混物是消耗量极大的热塑性工程塑料，原因是其具有特殊的物理和机械性能，比如优异的耐化学性，高的尺寸稳定性，以及良好的热性能。这种合金广泛应用在机械、电子以及自动化包装材料方面[6]。

但是，聚苯醚是非晶性聚合物，尼龙66是结晶性聚合物，两者的共混物是典型的不相容体系，简单的共混导致两相的界面结合较弱，冲击性能及拉伸性能都较差，因此要使用该合金，必须在体系中加入合适的增容剂[7,8]。聚苯醚/尼龙66相容性研究中，增容剂分为化学增容剂和物理增容剂，常用的增容剂有PPO-g-MAH、SEBS-g-MAH 等，这些增容剂的加入可以使PPO与PA相容性得到提高，共混物的形态结构得以改善，使其力学性能有所提高[9]。在中国专利95103531[10]中提到，“增容剂包括液态二烯聚合物、环氧化合物、多官能化合物和官能化聚苯醚等，或者是分子中含有一种酰卤基和至少一种羧酸或羧酸酐基团”。关于PPO/PA体系的各种增容剂美国专利US4315086中也介绍了很多[11]。

第2.3节PPO与PA的共混改性的配方

一般说来，高性能PPO/PA合金的制备需要通过添加相容剂增强界面结合和两相相容性。根据增容机理不同，常用的增容剂分为非反应增容和反应增容两类。非反应增容剂主要通过添加PPO与PA的接枝共聚物或嵌段共聚物，降低两相界面张力，增强界面结合力[12]。但是，非反应型增容剂由于制备工艺繁琐、受工艺条件影响大、成本高而使其应用受限。反应型增容剂则通过自身活性基团与PA或PPO相的部分基团相互作用或反应，进而改善两相相容性。Chih-Rong等[13]发现，添加环氧类增容剂N,N,N’,N’-四缩水甘油-4,4’-二氨基苯甲烷(TGDDM)能够有效改善PPO/PA66两相的界面结合。环氧基团与PA66的梭基和氨基、PPO的氢氧基反应，生成共聚物而增加界面结合。仅添加0.5 wt%的TGDDM就可以使分散相尺度大幅降低，同时拉伸强度提升一倍，如图2·1所示。王欣等[14]利用柠檬酸对PPO/PA66共混物改性，通过柠檬酸上多个羧基与两相活性基团的反应，生成共聚物，添加1%左右即获得较好增容效果。可见，对于PPO/PA66增容改性，低分子增容剂能够在较少添加量下获得良好的效果。但是，低分子物的混合分散效果对于材料性能及其稳定性有较大的影响，且增加增容剂的用量可能造成材料性能的下降，因此在工业运用方面存在局限性。

图2·1 PA66/PP0/TGDDM共混物SEM照片

(a) 30/70; (b)30/70/0.1; (c) 30/70/0.3; (d) 30/70/0.5

高分子增容剂由于易于塑化分散，在PPO/PA的共混改性中应用更为广泛。苯乙烯接枝马来酸酐(SMA)就是一种典型的PA/PPO增容剂。酸配基团易与PA反应，苯乙烯因与PPO结构相似而具有良好的相容性，从而强化了两相界面结合力。Chih-Rong 发现，SMA的添加可以显著降低PPO/PA6体系的粘度，同时对各配比下样品的力学性能均有大幅提升[15]。王帅等[16]制备了马来酸酐含量高达21.8%的SMA增容PPO/PA6体系，发现在2-5%添加量下效果较好，而在添加量达10%后冲击性能却大幅下降。