玻璃纖維增強改性聚苯醚的研究

     聚苯醚(PPO)不僅具有優(yōu)良的物理力學性能、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的加工流動性較差，限制了其應用。1966年美國GE公司用高抗沖聚苯乙烯(HIPS)對PPO進行改性，實現(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 VT31V 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獲得了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已成為當今世界上五大工程塑料之一，被廣泛應用于汽車、電子電器、家用電器等領域。我國日本旭化成 Xyron VT31V PPO新工藝的研發(fā)及PPO的開發(fā)始于20世紀8O年代初(由上海市合成樹脂研究所和北京市化工研究院承擔)，目前在上海和北京已建有千噸級的生產(chǎn)裝置。2006年10月藍星化工新材料股份有限公司芮城分公司萬噸級日本旭化成 Xyron VT31V PPO生產(chǎn)裝置投產(chǎn)。山東道恩集團也推出了HIPS改性的PPO產(chǎn)品，其性能達到或超過同類進口產(chǎn)品。

     目前用于PPO共混改性的主要成分是聚苯乙烯(PS)，因為PS是少數(shù)幾個能與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，并且極大地改進了PPO的加工流動性。玻璃纖維(GF)以其高性價比而被廣泛用于各種高性能工程塑料的增強、增韌及增粘。

     PPO的加工流動性能較差，且成本高，故在保證其拉伸強度等力學性能優(yōu)勢的條件下，結合本實驗室前期工作，優(yōu)選出PPO／HIPS(苯偶姻)混合料與GF的質量配比，以達到工程化應用。

苯偶姻對日本旭化成 Xyron VT31V PPO力學性能的影響

     PPO的耐候性和加工性能并不理想，若采用高溫加工，則會使制品表面嚴重發(fā)黃，性能下降。有氧存在的情況下，PPO在加工及使用過程中都會被破壞。因此在加工過程中需要添加抗氧劑苯偶姻，使PPO在加工和使用過程中穩(wěn)定。實驗表明，添加適量(0．5％ ，下同)苯偶姻后，不僅PPO的表面比沒有添加時光滑、顏色明亮，而且材料的拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度及熱變形溫度都有一定的提高。

GF含量對日本旭化成 Xyron VT31V PPO力學性能的影響

  拉伸強度

     當GF質量分數(shù)小于30％時，隨GF含量的增加，日本旭化成 Xyron VT31V PPO的拉伸強度增加很多，在GF質量分數(shù)為30％ 時拉伸強度達到*大值。當GF質量分數(shù)超過30％后，其拉伸強度反而有所下降。這是因為GF含量低時，樹脂起橋梁作用，把零散的GF連接起來，GF是主要的承載者，在界面起傳遞應力的作用。當基體受到外力沖擊時，基體吸收外來的沖擊能通過樹脂與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)，這樣會在大的范圍之內(nèi)引發(fā)樹脂產(chǎn)生銀紋，從而吸收更多的沖擊能量；當基體受到拉應力時，就將應力通過樹脂與GF的偶聯(lián)傳遞到GF上；要將材料拉斷，必須把GF從樹脂中拔出，這樣就需要很大的拉應力。因此材料宏觀上就表現(xiàn)為拉伸強度提高。但是隨GF含量的進一步增加，其拉伸強度下降，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對基體的增強作用。

結論

     (1)日本旭化成 Xyron VT31V PPO在高溫易變色，需要在加工過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的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度均有提高，但是GF超過一定比例時會使材料的力學性能有所下降。加入一定量的GF后對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的力學性能。

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