聚苯醚(PP0)的研究始于1915年,當(dāng)時的Hunter合成了無取代基的聚苯醚,其分子量和收率都很低。1957年美國通用電器(GE)公司的Ha礦u**以銅一銨為催化劑采用氧化偶聯(lián)法制得高產(chǎn)率、高分子量的聚(2,6.二甲基.1,4苯)醚。1964年美國GE公司采用Hay的氧化偶聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),建立了年產(chǎn)4540噸的**家工廠。
未經(jīng)改性的美國 GE NORYL 725A PPO樹脂具有良好機(jī)械性能、電性能、耐熱性、阻燃性以及化學(xué)穩(wěn)定性等,但是它存在一個致命的弱點——熔體粘度高、加工成型性差,這影響了美國 GE NORYL 725A PPO的推廣應(yīng)用。1966年,GE公司開發(fā)成功PPO的改性產(chǎn)品——MPPO(改性聚苯醚),以商品名“Norvl"在市場銷售,大大改善了PPO的流動性,可采用注射、擠出、壓塑等多種方法成型,因而被廣泛用于汽車、電子電器、機(jī)械、辦公用品等領(lǐng)域,實際上已成為PPO的替代產(chǎn)品,使得美國 GE NORYL 725A PPO的產(chǎn)量僅次于尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛,成為第四大熱塑性工程塑料。
80年代以前,美國 GE NORYL 725A PPO和MPP0的生產(chǎn)技術(shù)和市場基本上由GE公司壟斷,直到1979年,日本的旭道(現(xiàn)旭化成)公司生產(chǎn)出苯乙烯接枝改性聚苯醚樹脂,商品名為xyron,才打破這種格局。隨后三菱瓦斯化學(xué)公司與美國的Borg.wamer公司合辦的少彳彳一Jp公司于1983年生產(chǎn)出共聚型改性PPO,商品名為“了匕工一戈”。目前世界上生產(chǎn)MPPO的還有荷蘭GE公司、日本的EPL(現(xiàn)稱日本GE)公司、三菱油化公司、住友化學(xué)公司、德國BASF公司。
80年代中期以前的MPPO又稱**代PPO合金,主要利用PPO與Ps在寬廣組成范圍內(nèi)的相容性,使PPO與各種帶苯乙烯單元的聚合物共混來制備PPO/PS型合金。但該合金存在著熱變形溫度低、耐油性和耐溶劑性差等缺點,為了改進(jìn)這些缺點,同時由于增韌技術(shù)和相容化技術(shù)的發(fā)展,GE公司于80年代中期開發(fā)成功PPo/PA合金,商品名為No州GTX。PPO/PA合金在汽車、電子電器等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用,但由于PA的存在,該合金的吸水而變化,同時又具有No聊GTX那樣的耐熱性和沖擊性。此外,為了提高Noryl GTX的熱變形溫度,使其滿足表面安裝技術(shù)的要求,GE公司又開發(fā)了PPO/PPS合金,PPO/PPS合金同時改善了非結(jié)晶性樹脂PPO的耐清洗性及耐溶劑性不足的缺點。另外,GE公司為了制作要求剛性大、強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好的整體軸承部件,開發(fā)了PPo/PTFE合金,它既有PPO樹脂作為結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)良性能,又具有PTFE樹脂優(yōu)異的潤滑性能。這里將簡要介紹闡述各種聚苯醚合金的研究
聚苯醚/聚苯乙烯合金
美國 GE NORYL 725A PPO與PS均為非晶聚合物,其相容性非常好,能在很寬的比例范圍內(nèi)共混形成合金,不同共混比的PPO/PS共混物均只有相應(yīng)的一個玻璃化溫度。PPO與PS共混,改進(jìn)了PPO的加工流動性,使PPO得到了廣泛的應(yīng)用。但PPO/PS合金的沖擊韌性較低,為改善該合金的韌性,采用同時添加含苯乙烯段的接枝或嵌段共聚物的彈性體,如ABS、SBs、SEBS、SAN、MAS、EPDM.g-PS或HIPS等,通過性能比較發(fā)現(xiàn)ABS和SEBS的增韌效果優(yōu)于其它沖擊改性劑。
日本旭化成公司工業(yè)化的接枝型PPO/PS共混合金商品名為xⅥ0n。它是在低分子量的美國 GE NORYL 725A PPO上接枝苯乙烯單體,然后再與PS共混,該合金的流動性好。Brogw鋤or公司和三菱瓦斯化學(xué)公司聯(lián)合生產(chǎn)的PPO/Ps合金,商品名為PreVeX。它是以2,卜二甲基苯酚和2,3,6一**基苯酚的共聚物為主要成份,與HIPS共混物制得的合金,該合金具有較高的尺寸穩(wěn)定性,高沖擊強(qiáng)度,熱變形溫度為102一129℃,阻燃性達(dá)到uL94.VO級引。GE公司開發(fā)的3個PPO/PS合金,商品為No州Plus。其中No州Plus SPN是非增強(qiáng)型,具有加工性優(yōu)良、沖擊強(qiáng)度高、耐熱性好等優(yōu)點。SPN 422L為高潤滑級,sPN 585H為高光澤級,另有兩個阻燃性達(dá)到UL94V-O級的難燃品級。Noryl plus SPN增強(qiáng)型,有20%和30%兩個玻璃纖維增強(qiáng)品級,具有較好的尺寸穩(wěn)定性,熱變形溫度達(dá)132一135℃,適用于商用設(shè)備底座及薄壁泵體零件、盒式磁帶傳動件,以及要求承載大、抗蠕變的場合。Noryl P1us UVN具有優(yōu)良的成型加工性和良好的顏色(淺色和深色)穩(wěn)定性,可用作事物機(jī)械和辦公設(shè)備的外殼、燈罩及家具構(gòu)件等例。德國BASF公司推出的Lurallyl PPo/HIPS合金,主要用作軸承座和電子器件等。shell公司和GE公司聯(lián)合研制出含有戊烷發(fā)泡劑的可發(fā)性粒珠Caril Ex 307、308、402、403、404系列PPO/PS合金,該系列品級的*高耐熱溫度為105一120℃。這種材料可用于新的領(lǐng)域,如做熱水管的隔熱層,也可用做汽車的新隔熱材料。
總之,PPO/PS合金經(jīng)過20多年來的不斷發(fā)展,生產(chǎn)技術(shù)已比較成熟。通過不同的組分配合與復(fù)合,可以獲得非常廣泛的使用性能,其主要性能指標(biāo)范圍如下:熱變形溫度(1 8.2MPa)℃ 90~200缺口沖擊強(qiáng)度Ⅺ/m2 8~30拉伸彈性模量MPa 200~5000阻燃性(無鹵)UL94 HB~5V這類合金由于同時具有PPO的各種優(yōu)良性能和PS的易加工性能,故在80年代是世界通用工程塑料發(fā)展*快的品種之一。目前正繼續(xù)進(jìn)行以下領(lǐng)域的開發(fā):
1.新阻燃產(chǎn)品PPO本身阻燃性為uL94V-1級,因此容易燃燒。現(xiàn)雖也能達(dá)到很高的阻燃等級,即在1.6mm厚時達(dá)到V-0級或更高,并能保持高韌性、低密度,并可在大于300℃的高溫下加工成型而不放出腐蝕性氣體。但阻燃劑選擇不當(dāng),仍會出現(xiàn)許多問題。通常用的阻燃劑為磷酸酯類,普通磷酸酯易使薄壁或壁厚相差大的注射制件產(chǎn)生開裂。普通磷酸酯若加入量過大還會造成MPPO熱變形溫度下降,共混改性和注射成型時氣味大,易污染環(huán)境等缺點。現(xiàn)已開發(fā)出具有低揮發(fā)性、其它綜合性能更好的阻燃劑,制得的阻燃MPPO性能明顯。
2.大型殼體用阻燃MPPO現(xiàn)己制成了流動性很好的MPPO,它正在逐漸代替阻燃ABS。目前辦公機(jī)械和家用電器等許多大型塑料殼體,由于形狀大而復(fù)雜,要求使用的材料必須具有優(yōu)異的加工性能和耐沖擊性能,同時也要求阻燃,過去大量使用的是阻燃ABS材料。通常的阻燃ABs,阻燃劑為多溴聯(lián)苯醚,由于衛(wèi)生上的原因,在歐美地區(qū)已逐漸被淘汰,非鹵阻燃的MPP0,顯然在衛(wèi)生要求和性能上都占有優(yōu)勢,預(yù)計將成為大型塑料殼體市場強(qiáng)有力的競爭者
3.其他PP∽S新品種根據(jù)電氣工程方面的要求,正在開發(fā)非增強(qiáng)、高耐熱、高阻燃的品級。要求HDT達(dá)到135—160℃,阻燃性達(dá)V-O級(1.6mm厚)和5V級(2.1mm厚),并且希望能加工出形狀復(fù)雜的制件和精度要求很高的大型殼體。此外也在研制低發(fā)煙量的品級HDT達(dá)200℃左右的產(chǎn)品。