第九章：聚苯醚

第九章：聚苯醚第一节：概述聚2,6-二甲基苯醚，简称聚苯醚（缩写代号PPO）是2,6-二甲基苯酚的聚合物，其结构式为：于1965在美国首先实现工业化生产。PPO具有刚性大，耐热性高等一系列优异的性能，但其熔融流动性较差，价格高，因此美国将聚苯醚正式投产的同时，又成功地开发出PPO/PS共混物，使其流动性大为改善且价格低廉，1979年日本又用苯乙烯接枝PPO制得改性聚苯醚，其成型加工型更好。目前改性PPO的产量约占PPO总产量的90%以上。改性聚苯醚，简称MPPO，(Modifiedpolypheneleneoxide），主要是PPO与PS的共混或接枝。第二节：PPO的工业生产PPO的制备是以苯酚为原料，在氧化镁催化下与甲醇反应制得2,6-二甲酚，再在铜盐和胺催化下进行氧化偶联聚合而成，反应过程如下：第三节：PPO的结构和性能一、PPO的结构PPO的大分子结构简单，分子主链由芳环和醚键相互交替构成：大量苯环的存在使分子链段内旋转的位垒增加，大分子刚硬；但大量醚键的存在，使分子主链具有一定的柔性，并使PPO具有优良的抗冲击性能和低温性能。PPO分子不含有极性基团，故具有优良的电绝缘性，一般认为PPO是无定形聚合物，其实PPO本身由于结构既规整又对称，故其大分子链具有一定的结晶能力，只是其Tm（257℃）与Tg（210℃）相差很小，所以在冷却是从熔融状态到形成结晶的时间很短，使得来不及结晶，一般生成无定形聚合物。但是如果在附近恒温一定时间，则可得到结晶PPO二、PPO的性能PPOMPPOMPPO（PPO与PS共混）（PPO与PS接枝）相对密度：1.061.101.09吸水率：%0.030.070.07成型收缩率：%0.70.30.0拉伸强度：MPa766254冲击强度：J/m127.4176.4147弯曲强度：MPa1148683断裂伸长率：%605020热变形温度：℃1731281201.物理力学性能PPO的外观为琥珀色透明体；难燃，离火即灭，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；成型收缩率小，尺寸稳定性高。PPO具有突出的机械性能，拉伸强度可达70MPa，弯曲强度可达100MPa以上，抗蠕变性能优良在所有工程塑料中也是名列前茅的。PPO的抗冲击性能优于PC，且在较宽的温度范围内（-160℃~190℃）可持续较好的力学强度。（例如：在120℃，10MPa负荷下500h，蠕变值仅为0.98%，而同样条件下PC为2.3%；PA-6为2%；ABS为3%）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的刚性和硬度都比较大，耐磨性好，磨擦系数低。但PPO的耐疲劳性和耐应力开裂性不好。2.热性能PPO的Tg为210℃，Tm为257℃流动温度260℃，热分解温度350℃，负荷变形温度为190℃，脆化温度为-170℃，长期使用温度-127℃~121℃。其耐热性优于PC、PA及ABS等，MPPO的耐热温度要稍差些，与PC相近。PPO的热膨胀系数在工程塑料中最低，与金属接近，适于金属嵌件的放置。3.电性能PPO大分子主链无极性基团和水解基团，耐水性极好，吸水率低（0.03%），故具有优良的电绝缘性。其表面电阻率和体积电阻率均达到1017数量级，其介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一，且几乎不受温度、湿度和频率的影响，因此，PPO可用于低、中、高频电场领域。4.耐化学药品性PPO和MPPO均具有优良的化学稳定性，能耐稀酸、稀碱、盐和洗涤剂等。但能溶于卤代脂肪烃；己酸己酯、丙酮等能使其溶胀及应力开裂。5.其他性能PPO耐紫外光性能不佳，在阳光下曝晒后退色或色泽变深，故需加入紫外线吸收剂或碳黑。另外PPO耐磨、无毒、耐污染。但由于酚氧基的存在，易受热氧老化，可加入磷酸酯类（亚磷酸酯、六甲基磷酸三胺等）抗氧剂改善受热氧老化性。第四节：PPO的加工与应用一、PPO的加工工艺特性1.PPO与改性PPO的熔体接近牛顿型流体，其表观粘度受温度影响较大，对剪切速率不敏感2.PPO与改性PPO为无定形聚合物，成型收缩率很小（0.2~0.65%），且在不同的成型条件下基本保持不变，对成型精密制品十分有利。3.PPO与改性PPO的吸水率小（0.03%），一般不需要干燥即能成型加工，但含水量较大时，成型加工会产生气泡、银丝等缺陷，并影响其力学性能，故对表面及性能要求较高的产品，成型前必须需要进行干燥处理。（130℃，2~4h，料厚＜50mm）4.PPO分子链刚性大，熔体粘度高，制品易产生内应力，使用过程中易发生应力开裂，故制品需热处理，模具温度要保持在100℃以上。（在180℃的甘油中进行热处理）二、POM的成型加工方法PPO为线型热塑性塑料，可采用常规的成型加工方法成型加工。1.注塑：是PPO成型加工的主要方法。采用螺杆式注塑机，螺杆长径比大于15，压缩比2.5~3.5。料筒温度一般控制在260~320℃，模温90~150℃，注塑压力为80~120MPa。PPO熔体不宜在高温下长时间滞留，如果在料筒内连续停留2h，将出现变色分界现象。2.PPO挤出成型时，最好采用排气式挤出机，螺杆长径比为20~24，压缩比2.5~3.5，渐变式，料筒温度控制在250~320℃，挤出成型的制品一般需经后处理，以减小或消除内应力。3.此外，PPO还可以采用压缩成型、吹塑成型和热成型等进行加工。三、PPO的应用1.电子电器2.汽车工业3.办公机器4.机械工业5.化工领域