1.1.10.1 概述
聚苯醚又称聚亚苯基氧和聚2,6-二甲基-1,4—二苯醚.英文名称为polyphenylene oxide,简称PPO,具结构通式为: ,是2,6—二甲基苯酚通氧并在铜—氨络合物催化剂存在的情况下进行氧化缩合反应而得的线型聚合物。聚合方法有沉淀聚合和溶液聚合两种。
纯PPO的加工困难,难以实际应用,置到开发出改性的MPPO后,才获得发展,成为继聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性聚酯树脂之后的第五大人通用工程塑料。
PPO的突出性能为刚性大、耐蠕变性能好、拉伸强度高、尺寸稳定好、耐热性好、耐热性优、电性能工程塑料中最好等。其主要缺点为熔体黏度大,流动性差,加工困难;内应力大,易产生应力开裂;耐疲劳强度较低,长期搁置有转变为热固性塑料的倾向;价格昂贵等。
PPO和MPPO可以采用注塑、模压、挤出、吹塑和热成型等方法加工成各种产品。其制品具有优良的综合性能,广泛应用于电子电气、汽车、机械、化学和医药等工业领域,最适宜用在潮湿且有载荷并要求具有优良电绝缘性的场合,如电视机调谐片、线圈芯。微波绝缘性、屏蔽套及高频印刷线路板等;在汽车工业,可用作仪表板件、窗框、减震器及泵过滤网等。在机械工业领域,可制造齿轮、轴承、泵叶轮、鼓风机叶片等。在化工领域,可用于制造管道、阀门、滤片及潜水泵零件等耐腐蚀配件。
1.1.10.2 结构和性能
(1)结构特点
①PPO大分子主链中含有大量的醚键,赋予分子链一定的柔顺性,但同时,含有的大量酚基芳香环又使分子链的刚性增加。由于氧原子与苯环处于P-π共轭状态,使醚键为分予链挺供的柔顺性受带两个甲基的苯环影响而大大降低。两者共同作用得结果是:酚基芳香环使分子链刚性增加得作用大于醚键使分子链柔顺性增加得作用,因此,PPO分子链的刚性大,这样,聚合物的熔点、Tg高,耐热性好,在较高温度下的流变性能差,加工困难;分子链的刚性大又使聚合物在外力作用下的变形减小,制品的尺寸稳定性好,分子链不易结晶和取向,而当受外力作用强迫取向后又不易松驰,使制品中容易残留有内应力,易产生应力开裂。
②两个甲基封闭了酚羟基上两个邻位的活性点,使PPO具有非常优异的稳定性和耐化学介质腐蚀性。
③PPO大分子主链中既无极性基闭,又无可水解的基团,因此,聚合物具有优异的耐水性,吸湿性好,电绝缘性好。
④PPO大分子主链的端基分为酚羟基,易氧化老化,故应加入封端剂和抗老化剂。最常用的封端剂是异氰酸酯。
(2)性能
①力学性能 PPO及MPPO的外观为琥珀透明色;难燃,离火既灭,火焰明亮,有浓黑烟,并发出花果臭气味;吸水率低,耐水及水蒸气;收缩小,尺寸稳定性高。
PPO具有突出的力学性能,硬而坚韧,尤以拉伸强度、冲击强度及耐蠕变性最佳。其蠕变值小并随温度的变化不大,优于聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚甲醛;拉伸强度可达70-77Mpa优于聚酰胺、聚碳酸酯、ABS,近似于聚甲醛。PPO的机械强度随温度及湿度变化小,在沸水中700h,拉伸强度无明显下降。PPO的耐磨性好,摩擦系数低,但耐疲劳性和耐应力开裂性不好。
MPPO的力学性能接近或略低于PPO,与聚碳酸酯较为接近。MPPO是非结晶性塑料,成型收缩率低,冲击强度高,刚性较大,耐蠕变性优良,温度对其力学性能的影响较小,基本保持了PPO的物理、力学性能的优点。
②热学性能 PPO具有较高的耐热性,纯PPO的热变形温度可达190℃,长期使用的最高温度为120℃,短期可达205℃。当有氧存在时,温度120-138℃,它逐渐交联而变为热固性树脂;耐寒性也好,脆化温度可达-171℃,长期使用的最低温度为-127℃。
MPPO的耐热温度稍低一些,但高于聚碳酸酯。聚酰胺及ABS,与酚醛树脂接近。PPO的线膨胀系数在塑料中最低,与金属接近,因此,适于放置金属嵌件。
③电学性能 PPO具有优异的电性能,其介电常数和介电损耗角正切值都比较低,在工频范围内属工程塑料中最低的,且在很宽的频率、温度、湿度范围内变化很小.其介电强度高,但耐电弧性差.
④化学性能 PPO的耐化学腐蚀性好,对稀酸、稀碱及盐稳定,在乙酸乙酯、丙酮及汽油等脂肪烃和芳香烃中可膨胀;在氧化烃中溶解;在受力状态下,矿物油、酮类及酯类会使其产生应力开裂。PPO的抗氧性不好.需加入磷酸酪类抗氧剂.
⑤加工性能 PPO在熔融状态下的流变性接近于牛顿型,但随着温度的升高,离牛顿型流体的性状就远,而呈现出某些非牛顿流体的特性,温度越高越明显,因此在加工时调节温度与调节压力同样重要。PPO的吸湿性虽小,但表面吸附的微量水仍有助于银丝、气泡等的形成,且会使冲击强度下降,故加工前其粒料仍需干燥。干燥条件一般为130℃.3—4h。纯PPO的流动性差,加工温度高于300℃,故加工困难,为改变其加工流动性。需加入助剂或改性剂。常用助剂为增塑剂,改性剂为PS或HIPS.PPO是一种链比较刚硬的聚合物,Tg很高,难以结晶和取向,而当受外力作用强迫取向后又不易松弛,制品中易残留有内应力,因此需进行退火处理。退火处理的条件为180℃的甘油浴中4h。PPO的废边角
料可反复加工三次,性能没有显着变化,因此可用于制备性能要求不高的制品。 |