聚苯醚(PP0)的研究始于1915年,當時的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法制得高產率、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的氧化偶聯技術實現了工業化生產,建立了年產4540噸的**家工廠。
未經改性的美國 GE NORYL ECN0240 PPO樹脂具有良好機械性能、電性能、耐熱性、阻燃性以及化學穩定性等,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 ECN0240 PPO的推廣應用。1966年,GE公司開發成功PPO的改性產品——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、機械、辦公用品等領域,實際上已成為PPO的替代產品,使得美國 GE NORYL ECN0240 PPO的產量僅次于尼龍、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 ECN0240 PPO和MPP0的生產技術和市場基本上由GE公司壟斷,直到1979年,日本的旭道(現旭化成)公司生產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年生產出共聚型改性PPO,商品名為“了匕工一戈”。目前世界上生產MPPO的還有荷蘭GE公司、日本的EPL(現稱日本GE)公司、三菱油化公司、住友化學公司、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,為了改進這些缺點,同時由于增韌技術和相容化技術的發展,GE公司于80年代中期開發成功PPo/PA合金,商品名為No州GTX。PPO/PA合金在汽車、電子電器等領域獲得了廣泛應用,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的要求,GE公司又開發了PPO/PPS合金,PPO/PPS合金同時改善了非結晶性樹脂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、強度高、尺寸穩定性好的整體軸承部件,開發了PPo/PTFE合金,它既有PPO樹脂作為結構材料的優良性能,又具有PTFE樹脂優異的潤滑性能。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 ECN0240 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共混形成合金,不同共混比的PPO/PS共混物均只有相應的一個玻璃化溫度。PPO與PS共混,改進了PPO的加工流動性,使PPO得到了廣泛的應用。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,通過性能比較發現ABS和SEBS的增韌效果優于其它沖擊改性劑。
日本旭化成公司工業化的接枝型PPO/PS共混合金商品名為xⅥ0n。它是在低分子量的美國 GE NORYL ECN0240 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公司聯合生產的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定性,高沖擊強度,熱變形溫度為102一129℃,阻燃性達到uL94.VO級引。GE公司開發的3個PPO/PS合金,商品為No州Plus。其中No州Plus SPN是非增強型,具有加工性優良、沖擊強度高、耐熱性好等優點。SPN 422L為高潤滑級,sPN 585H為高光澤級,另有兩個阻燃性達到UL94V-O級的難燃品級。Noryl plus SPN增強型,有20%和30%兩個玻璃纖維增強品級,具有較好的尺寸穩定性,熱變形溫度達132一135℃,適用于商用設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具有優良的成型加工性和良好的顏色(淺色和深色)穩定性,可用作事物機械和辦公設備的外殼、燈罩及家具構件等例。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公司聯合研制出含有戊烷發泡劑的可發性粒珠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合金經過20多年來的不斷發展,生產技術已比較成熟。通過不同的組分配合與復合,可以獲得非常廣泛的使用性能,其主要性能指標范圍如下:熱變形溫度(1 8.2MPa)℃ 90~200缺口沖擊強度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展*快的品種之一。目前正繼續進行以下領域的開發:
1.新阻燃產品PPO本身阻燃性為uL94V-1級,因此容易燃燒。現雖也能達到很高的阻燃等級,即在1.6mm厚時達到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,仍會出現許多問題。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,易污染環境等缺點。現已開發出具有低揮發性、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。目前辦公機械和家用電器等許多大型塑料殼體,由于形狀大而復雜,要求使用的材料必須具有優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,阻燃劑為多溴聯苯醚,由于衛生上的原因,在歐美地區已逐漸被淘汰,非鹵阻燃的MPP0,顯然在衛生要求和性能上都占有優勢,預計將成為大型塑料殼體市場強有力的競爭者
3.其他PP∽S新品種根據電氣工程方面的要求,正在開發非增強、高耐熱、高阻燃的品級。要求HDT達到135—160℃,阻燃性達V-O級(1.6mm厚)和5V級(2.1mm厚),并且希望能加工出形狀復雜的制件和精度要求很高的大型殼體。此外也在研制低發煙量的品級HDT達200℃左右的產品。