對聚苯醚的化學(xué)改性主要有端基改性、主鏈改性、再分配反應(yīng)改性。
端基改性
端基改性是將日本三菱 Iupiace EHM1010A PPO的端羥基進(jìn)行改性反應(yīng),有酯化和醚化反應(yīng)。另外一種方法是加入封端劑,所用封端劑一般帶有活波的氯原子或酰氯基團(tuán)。目前對聚苯醚的端基改性主要有以下幾種:
1端基乙酰化
*初對聚苯醚端基乙酰化改性主要是提高聚苯醚的熱穩(wěn)定性,2,卜二甲基苯酚經(jīng)氧化偶合而得的聚苯醚的端基為羥基,這種羥基的存在使PPO在高溫下容易受02的進(jìn)攻而降解,致使產(chǎn)品變色、變脆。工業(yè)采用***對聚苯醚的進(jìn)行封端,在聚苯醚的生產(chǎn)過程當(dāng)中,聚苯醚和醌型副產(chǎn)物反應(yīng),加入催化劑CuBr、二丁胺和甲苯溶液進(jìn)行反應(yīng)。即先使日本三菱 Iupiace EHM1010A PPO反應(yīng)混合物在氮?dú)猓?0-60℃下加熱30rain,然后再在95"C下加熱15min,使PPO反應(yīng)混合物中的PPO與醌型副產(chǎn)物結(jié)合成醌偶合的PPO.接著將該反應(yīng)混合物冷卻至6012, 加入NaOH水溶液和氯化三辛基甲基胺[(ClC出。。)3CNH。]的甲苯溶液猛烈攪拌2min,再與***進(jìn)行酰化反應(yīng)。
聚苯醚與非相容的體系如:聚酰胺(PA)、對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)組成合金,其關(guān)鍵是增加分子間的相容性。聚苯醚的端基改性是增加其共混聚合物相容的常用方法之一。
2酸酐對聚苯醚的端基改性
馬來酸酐化聚苯醚一般采用擠出的方式,將預(yù)先混合好的含馬來酸酐的聚苯醚粉末在擠出機(jī)中熔融反應(yīng)。反應(yīng)有無引發(fā)劑均可反應(yīng),一般選用的引發(fā)劑為過氧化物型,如:過氧化苯甲酰、過氧化二叔丁基。在此反應(yīng)中馬來酸酐即可接枝到聚苯醚的端基上,也可以接枝到主鏈上。如:D.Ghidoni,E.Bencini,R.Nocd為提高聚苯醚與尼龍6的相容性,馬來酸酐端基的改性聚苯醚。
David用偏苯酸酐酰氯(TACC)與未封端的聚苯醚以甲苯為溶劑進(jìn)行溶液反應(yīng),生成日本三菱 Iupiace EHM1010A PPO.TACC。用改性的聚苯醚作為PPO/PA66體系的增溶劑,達(dá)到較好的增容效果,同時(shí)具有合金不易變色、尺寸穩(wěn)定、耐溶劑性好等優(yōu)點(diǎn)。
N-甲基-4-硝基一鄰苯--Ep基酰胺對聚苯醚端基的改性D.Ghidoni,E.Bcncim,R.Nocci在該改進(jìn)聚苯醚與尼龍6反應(yīng)中,采用了N-甲基4-硝基鄰苯二甲基酰胺對聚苯醚端基的改性。聚苯醚和氫氧化鈉溶液生成聚苯醚的鈉鹽,然后在干燥的二甲基亞砜(DMSO)中加熱回流5小時(shí),甲醇干燥、沉淀,反映溫度未知。
環(huán)氧基對聚苯醚的端基改性鄭盟松等利用日本三菱 Iupiace EHM1010A PPO分子結(jié)構(gòu)中末端的羥基或酯基,經(jīng)用環(huán)氧單體取代反應(yīng),導(dǎo)入環(huán)氧基。制備過程是先進(jìn)行PPO的再分配反應(yīng),把PPO的分子量調(diào)小,而后用小分子量日本三菱 Iupiace EHM1010A PPO進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)。
Brown利用氰脲酰氯的高反應(yīng)活性與縮水甘油醚反應(yīng),得到2-氯-4,6.二環(huán)氧甘油一l,3,5一三嗪(DGCC),在用DGCC與聚苯醚在溶液中反應(yīng),得到PPO—DGCC。
含雙鍵的化合物對聚苯醚端基的改性Percec研究了間氯化甲基苯乙烯、對氯化甲基苯乙烯對聚苯醚得端基的改性。室溫下,聚苯醚在苯溶劑中和50%的Na0H溶液反應(yīng),加入催化劑四丁基氫硫酸銨(TBAH),然后再加入氯化甲基苯乙烯反應(yīng)10小時(shí),有機(jī)層用蒸餾水洗滌,甲醇沉淀過濾,用氯仿再次洗滌純化。
聚苯醚國內(nèi)外生產(chǎn)、消費(fèi)情況1957年美國GE公司的Hay.A.S采用氧化偶聯(lián)法制得高分子量的2,6位取代基的聚合物。1965年美國GE公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,1967年該公司聚苯醚與聚苯乙烯共混改性獲得成功,生產(chǎn)出日本三菱 Iupiace EHM1010A PPO的改性品種Noryl,并投入了市場。1979年日本旭化成工業(yè)公司用苯乙烯接枝法生產(chǎn)出改性聚苯醚,商品名為Xyon,打破了由美國壟斷的局面。1983年德國巴斯夫(BASF)公司及赫爾斯(Huls)公司分別研制出商品名為Luranvl及Vestorant的MPPO。其后荷蘭等國也生產(chǎn)改性聚苯醚。此外的公司還有:日本三菱系統(tǒng)公司和住友化學(xué)公司。
聚苯醚合成及其改性是我國“十五”計(jì)劃和“863”計(jì)劃重點(diǎn)發(fā)展的高新化工項(xiàng)目。在20世紀(jì)60年代國內(nèi)開始在上海、天津等地殲展2,6一二甲基苯酚的合成及制各聚苯醚的研究工作。60年代后期上海合成樹脂研究所完成實(shí)驗(yàn)室研究并進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn),70年代初在上海建立了百噸級裝置試產(chǎn),80年代通過中試技術(shù)鑒定。北京化工研究院也在2,6---甲基苯酚單體合成、聚合工藝、改性技術(shù)等方面積累了經(jīng)驗(yàn),并建成了千噸級生產(chǎn)裝置,終因技術(shù)不過關(guān)而終止。另外,中科院廣州化學(xué)所對聚苯醚的化學(xué)改性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室階段的研究。目前,在2002年,山西芮城福斯特化工有限公司引進(jìn)了萬噸級生產(chǎn)線。
目前,從事改性聚苯醚的生產(chǎn)研究的企業(yè)主要有上海太平洋化工集團(tuán)公司合成樹脂研究所、北京化工研究院、福建多菱工程塑料有限公司等。東莞生益覆銅板公司和陜西國營704廠等對熱固性聚苯醚樹脂也開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室階段的研究工作。
聚苯醚是熱塑性樹脂,當(dāng)溫度超過210"C時(shí),容易變形:難以承受印刷電路板260"C以上焊接操作;耐有機(jī)溶劑性差(如氯代脂肪烴、芳烴),在印刷電路板制作過程中,需要氯代脂肪烴清洗,聚苯醚就會因溶解,電路板材發(fā)生變形,造成導(dǎo)線附著不牢或者脫落。另外,與柔性環(huán)氧樹脂互穿網(wǎng)絡(luò)改性時(shí),相容不好,制得的產(chǎn)品不穩(wěn)定。這些限制了它的應(yīng)用范圍,因此必須對聚苯醚進(jìn)行熱固性改性。
目前,將熱塑性PPO樹脂改性成為熱固性PPO可提高耐化學(xué)性能。改性途徑多分為兩大類:其一,在PPO分子結(jié)構(gòu)上引入可交聯(lián)的活性基團(tuán),使之成為熱固性聚合物。主要由日本的旭化成公司生產(chǎn)出了烯丙基聚苯醚,且反應(yīng)條件復(fù)雜,反應(yīng)條件苛刻;其二,通過共混改性或互穿網(wǎng)絡(luò)聚合技術(shù)(IPN),引入其它熱固性樹脂,形成相溶共混的熱固性PPO樹脂體系。利用此技術(shù)的典型產(chǎn)品主要有美國通用(GE)電子材料公司生產(chǎn)ETEK覆銅板。