玻璃纖維增強(qiáng)改性聚苯醚的研究
聚苯醚(PPO)不僅具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能、電氣絕緣性及耐熱性，而且其高溫下的耐蠕變性較好。但是PPO的加工流動(dòng)性較差，限制了其應(yīng)用。1966年美國(guó)GE公司用高抗沖聚苯乙烯(HIPS)對(duì)PPO進(jìn)行改性，實(shí)現(xiàn)了改性PPO(PPO)的工業(yè)化生產(chǎn)，商品名為“Noryl”?，從此，日本旭化成 Xyron L564V PPO作為通用工程塑料以其優(yōu)良的綜合性能和眾多的品級(jí)獲得了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已成為當(dāng)今世界上五大工程塑料之一，被廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、家用電器等領(lǐng)域。我國(guó)日本旭化成 Xyron L564V PPO新工藝的研發(fā)及PPO的開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)8O年代初(由上海市合成樹(shù)脂研究所和北京市化工研究院承擔(dān))，目前在上海和北京已建有千噸級(jí)的生產(chǎn)裝置。2006年10月藍(lán)星化工新材料股份有限公司芮城分公司萬(wàn)噸級(jí)日本旭化成 Xyron L564V PPO生產(chǎn)裝置投產(chǎn)。山東道恩集團(tuán)也推出了HIPS改性的PPO產(chǎn)品，其性能達(dá)到或超過(guò)同類進(jìn)口產(chǎn)品。
目前用于PPO共混改性的主要成分是聚苯乙烯(PS)，因?yàn)镻S是少數(shù)幾個(gè)能與PPO相容的高聚物之一，能在很寬的比例范圍內(nèi)共混形成合金，并且極大地改進(jìn)了PPO的加工流動(dòng)性。玻璃纖維(GF)以其高性價(jià)比而被廣泛用于各種高性能工程塑料的增強(qiáng)、增韌及增粘。
PPO的加工流動(dòng)性能較差，且成本高，故在保證其拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)的條件下，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室前期工作，優(yōu)選出PPO／HIPS(苯偶姻)混合料與GF的質(zhì)量配比，以達(dá)到工程化應(yīng)用。
苯偶姻對(duì)日本旭化成 Xyron L564V PPO力學(xué)性能的影響
PPO的耐候性和加工性能并不理想，若采用高溫加工，則會(huì)使制品表面嚴(yán)重發(fā)黃，性能下降。有氧存在的情況下，PPO在加工及使用過(guò)程中都會(huì)被破壞。因此在加工過(guò)程中需要添加抗氧劑苯偶姻，使PPO在加工和使用過(guò)程中穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)表明，添加適量(0．5％ ，下同)苯偶姻后，不僅PPO的表面比沒(méi)有添加時(shí)光滑、顏色明亮，而且材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度及熱變形溫度都有一定的提高。
GF含量對(duì)日本旭化成 Xyron L564V PPO力學(xué)性能的影響
拉伸強(qiáng)度
當(dāng)GF質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于30％時(shí)，隨GF含量的增加，日本旭化成 Xyron L564V PPO的拉伸強(qiáng)度增加很多，在GF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％ 時(shí)拉伸強(qiáng)度達(dá)到*大值。當(dāng)GF質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)30％后，其拉伸強(qiáng)度反而有所下降。這是因?yàn)镚F含量低時(shí)，樹(shù)脂起橋梁作用，把零散的GF連接起來(lái)，GF是主要的承載者，在界面起傳遞應(yīng)力的作用。當(dāng)基體受到外力沖擊時(shí)，基體吸收外來(lái)的沖擊能通過(guò)樹(shù)脂與GF的偶聯(lián)傳遞到GF上，再經(jīng)GF分散在較大體積范圍內(nèi)，這樣會(huì)在大的范圍之內(nèi)引發(fā)樹(shù)脂產(chǎn)生銀紋，從而吸收更多的沖擊能量；當(dāng)基體受到拉應(yīng)力時(shí)，就將應(yīng)力通過(guò)樹(shù)脂與GF的偶聯(lián)傳遞到GF上；要將材料拉斷，必須把GF從樹(shù)脂中拔出，這樣就需要很大的拉應(yīng)力。因此材料宏觀上就表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度提高。但是隨GF含量的進(jìn)一步增加，其拉伸強(qiáng)度下降，可能是由于GF在基體中的分散性不好，容易堆積在一起，使材料變得不均勻，不能完全體現(xiàn)GF對(duì)基體的增強(qiáng)作用。
結(jié)論
(1)日本旭化成 Xyron L564V PPO在高溫易變色，需要在加工過(guò)程添加抗氧劑苯偶姻，苯偶姻的加入可以顯著地改善制品的表面顏色和光澤。
(2)加入一定量的GF后，PPO的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均有提高，但是GF超過(guò)一定比例時(shí)會(huì)使材料的力學(xué)性能有所下降。加入一定量的GF后對(duì)PPO的熱性能也有提高。
(3)用偶聯(lián)劑處理GF，可以顯著改善GF與基體的界面相容性，從而提高PPO的力學(xué)性能。