PPO的改性与应用.doc

PPO的特点、改性方法与应用
高分子09-1班 姓名：管永 学号：0901130107
摘要
未经改性的聚苯醚(PPO) 树脂具有良好的力学性能、电性能、耐热性、阻燃性以及化学稳定性等，但是它的耐溶剂性差、制品容易发生应力开裂、缺口冲击强度低，另外它存在一个致命的弱点----熔体粘度高，加工成型性极差，纯PPO 树脂不能采用注射方法成型，这样大大限制了它的应用。为了克服这些缺点，或赋予其新的性能，人们对PPO进行了多种改性。本文主要介绍了PPO的改性方法：有物理(填充、共混、增强和微发泡等) 和化学(聚苯醚的端基改性、共聚、嵌段、接枝和网化等) 改性两种。
关键词：PPO改性；物理改性；化学改性；
正文
聚苯醚，别名聚2，6-二甲基-1，4-苯醚；聚亚苯基氧，英文名Poly-phenylene oxide 简称PPO。它是一种耐较高温度的工程塑料。聚苯醚及改性聚苯醚以其优良的性能和众多品种，很快发展成为当今世界五大工程塑料之一。
1 聚苯醚的优点和缺点
1.1优点[1]
(l) 物理机械性能聚苯醚分子链中含有大量的苯环结构，分子链刚性较强，机械强度高，具有较高的硬度和韧性；蠕变小，尺寸稳定性优良。
(2) 热性能聚苯醚具有较高的耐热性，玻璃化温度达211℃，熔点为268℃ ，热分解温度为330℃ 。
(3) 电性能聚苯醚分子结构中无强极性基团，在很宽的温度及频率范围内，能保持良好的电性能，其介电常数和介电损耗角正切在工程塑料中最小，且不受温度、湿度及频率的影响。
(4 )化学性能聚苯醚为非结晶树脂，分子结构中无可水解的基团，耐水性好，制品在高压蒸汽中反复使用其性能变化不大，但能溶于卤代脂肪烃和芳烃中。
1.2缺点
( 1) 极易流动，单纯树脂难以注射成型；
( 2) 玻璃纤维增强及填充后制品表面粗糙，光泽度差；
( 3) 成本高，与通用工程塑料相比价格高出两倍；
( 4) 冲击强度差，制品发脆，熔接强度也不好；
( 5) 由于PPS具有优异的耐化学药品性，所以其涂装性与着色性不理想。
2．PPO的改性方法
2.1物理改性
2.1.1填充改性
对材料进行填充改性可起增塑的作用，降低成本，除此，还可提高材料的杨氏模量，起增强作用。填料的粒径、形状影响材料的性能，PPO 改性后，再加人无机填料，可提高改性聚苯醚(M PPO )的拉伸屈服强度。用碳酸钙(无定形状)、滑石粉(层状)、硅酸钙(针状)3 种无机填料对MPPO 进行填充改性[2]碳酸钙对填充体系拉伸屈服强度没有影响，而用滑石粉和硅酸钙填充，其填充体系的拉伸屈服强度增加。这是因为碳酸钙是粒径填料，碳酸钙粒径为2-10 um时，只起增量剂的作用；而粒径小于0.1um时，起增强剂的作用。
2.1.2共混改性
PPO 与PS( 聚苯乙烯) 、HIPS( 高抗冲聚苯乙烯) 、PA( 尼龙) 、聚烯烃、PBT（聚对苯二甲酸丁二醋）、PPS(聚苯硫醚) 及弹性体等聚合物的共混相容性较好而制得PPO系合金。常用方法有: 利用聚合物分子链中官能团的相互作用；改变聚合物分子链结构；加人相容剂；通过加工工艺改善聚合物间的相容性。PPO 系合金分为性质相似的聚合物成分的相容性聚合物合金和具有不同性质的聚合物成分的非相容性聚合物合金。相容性聚合物合金通过共混很容易获得两成分聚合物的中间性质，但一般不可能获得优于单一材料的特殊性能。非相容性聚合物合金必须采用特殊相容化技术制造，制得的具有微相结构的聚合物合金可获得单一聚合物不可能得到的优异特性。具体来讲以聚苯乙烯为例，就是将40%左右含橡胶的聚苯乙烯与60%左右的聚苯醚在螺杆挤出机上共混挤出制得[3]。改性PPO 仍保留了PPO 诸如水解稳定性和电子性能好等优点， 尽管共混后热变形温度有所下降，但大部分仍高于实际应用所要求的温度。另外共混改性显著改变了PPO 的加工性能，使其成本大幅度下降。
2.3化学改性
化学改性也是PPO改性的一个重要研究领域，主要在PPO端基和主链上通过化学方法对PPO改性比如共聚、嵌段、接枝和网化等。
2.3.1聚苯醚的端基改性[4]
端基改性，将PPO的端羟基进行酰化反应，最初目的是防止端羟基被氧化， 以提高PPO的氧化和热稳定性能，目前工业上广泛使用的封端方法是在乙酸化反应前进行醌偶反应，减少生成低分子的醒型产物。随着PPO合金的研究开发，发现可以通过在PPO 端基引人带有反应活性的小分子化合物， 含有活泼卤原子或酰卤基团等，封端后的PPO作为PPO 合金的相容剂。
2.3.2 PPO的主链改性[5]
主链改性，PPO 既可以进行亲电取代又可以进行自由基反应，通常主链改性有多种， 如进行溴代反应、磷酸酯化反应、乙烯化反应、胺交联反应、羧基化与磺化反应、硝基与氨基取代、硅取代、引人烯丙基基团等。可以在一定程度上增加PPO 柔韧性、阻燃性、耐老化性、耐腐蚀性、改善其溶解性、提高机械性能[5]等。
2.3.3再分配反应改性[6]
研究PPO 的氧化偶联机理时提出再分配反应〔2，2〕-2,6 一二甲基苯酚在催化剂作用下形成苯氧自由基，碳一氧偶合得环己二烯酮，互变异构为二聚体；二聚体在催化剂作用下又形成苯基苯氧自由基，再碳一氧偶合得苯基环己二烯酮中间体，此中间体不稳定，又可发生两种碳一氧键断裂(再分配)，生成单体苯氧自由基或三聚体苯氧自由基，单体苯氧自由基和三聚体苯氧自由基再形成四聚体。因此，在溶液中形成从低分子量到高分子量的各种聚合度的酚。在催化剂作用下，带不同官能团的酚类与PPO进行再分配反应，可制得多功能化的PPO；若是带双官能团的酚类，还可制得有两个端羟基摇爪型聚合物，可制作嵌段共聚物或交联聚合物的母体。
2.3.4 PPO 熔融接枝马来酸酐
通过非极性聚合物与极性单体反应挤出赋予非极性聚合物一定的极性和反应活性是提高它们与其他聚合物相容性的重要方法之一。在引发剂的作用下，聚烯烃与马来酸酐可以通过熔融挤出获得Po-g -MA，已有较成熟的反应机。首先由2，6-二甲酚氧化偶合生成聚苯醚，再与苯乙烯反应，得到化学改性的苯乙烯接枝的聚苯醚。根据需要它可再与弹性体共混而形成抗冲击的改性聚苯醚。目前以共混法为主。共混法所得树脂的一般牌号可分为注塑和挤出两类。加工方法以注射成型为主。
2.3.5互穿网络(IPN )
互穿网络(IPN )结构聚合物互穿网络结构(IPN) 是20世纪60年代开发的一种新型聚合物材料结构，它有利于提高组分间的相容性，改善聚合物的综合性能。环氧树脂具有活泼的环氧基团，能形成复杂的交联结构，因此，环氧树脂改性聚苯醚可能形成互穿网络(IPN )结构。但聚苯醚分子不含强极性基团，与环氧树脂的相容性差，共混效果不好。因此，将与PPO具有良好相容性的多官能团乙烯化合物(如二烯丙基氛酸醋、三烯丙基异氰酸酷) 与环氧树脂(E P)、PPO 共混，可形成相容性很好的EP/ PO 互穿网络结构。
3应用
目前世界上销售的PPS 复合改性品种已超过140 个，主要有玻纤增强、碳纤增强、无机填料填充、玻纤和填料并用填充增强等， 这些PPS 品种已广泛用于电子电器、机电工业、汽车工业、纺织工业、化土设备、医用设备、办公设备、膜工业、精密机械、航空航天、核电、石油化工以及食品加工部门。例如：汽车工业主要适用于仪表板件、窗框、减震器、泵过滤网等；机械工业：用作齿轮、轴承、泵叶轮、鼓风机叶轮片等。
结语
我国MPPO 无论在品质还是产量、品种牌号上与国外相比，都存在着明显的差距。伴随着我国汽车工业、电子工业、家用电器和办公设备等部门的快速发展，MPPO 已远远不能满足国内市场要求。所以必须扩大MPPO 生产规模。密切相关的是必须加快MPPO 相容化技术、掺混技术和加工成型技术的研究和开发，使MPPO 从品种牌号上系列化、高性能化，积极开拓市场，满足我国各工业部门的发展需求。国内PP O原料依靠进口，M PPO 与国外相比也存在一定差距，主要表现在产品质量不稳定、品种牌号少、装置规模小、化学工程研究和推广不够等方面。今后，除继续进行催化剂筛选、聚合物后处理、封端剂选择试验、工艺设计、机理基础研究外，还要加强开发M PPO 产品及纳米级PPO 合金，进一步提高其性能，降低生产成本，提高M PPO产品的质量。

参考文献
[1]许长清.合成树脂塑料手册. 北京: 化学工业出版社， 1991 342 ~ 343
[2]戴志宏. 工程塑料应用， 2000 ， 2 8( 3) 24
[3]吴 青 聚苯醚及其改性 塑料科技 2( Sum. 148) April 2002 53
[4]李胜方 袁庆荣 柯刚 王洛礼 聚苯醚的改性及研究进展 2002 年12月
[5]郝建强， 贾连达， 徐纪平. 应用化学， 1990， 7 (4) : 57 一61
[6]李胜方 袁庆荣 柯刚 王洛礼 聚苯醚的改性及研究进展 2002 年12月