PPE/PA6合金的研制及应用

  聚苯醚(PPE)是美国通用电气公司（GE）于20世纪60年代中期开发的热塑性树脂，属于五大通用工程塑料之一。聚苯醚具有优良的力学性能、耐热性、电气绝缘性以及在高温下蠕变性较好的优点，同时聚苯醚的吸湿性低，强度高，尺寸稳定性好。但纯PPE树脂的玻璃化温度高、熔体流动性差、成型加工困难，需要在300℃高温下加工，极大地限制了它的应用。为克服PPE存在的上述缺点，扩大其应用领域，就必须对其进行改性。1964年美国GE塑料公司（现Sabic公司）推出了世界上第一个改性PPE商品（Noryl系列），直到1983年，GE公司是全球唯一的改性PPE供应商，随后其它一些公司（如德国BUSF、日本旭化成、

三菱、住友等）也开始销售改性PPE, 目前改性PPE产品主要应用在汽车及电子-电气行业，全球每年的用量在50万吨以上，成为发达国家垄断的核心产品之一。

  PPE的合金化共混改性主要有：PPE/HIPS(PS)、PPE/PA、PPE/PP等，其中用PA6与PPE进行共混改性可取得较好的效果。PPE/PA6合金是结晶与非结晶的非相容性合金,兼有两者的优点。PPE/PA6合金既保持了PPE优良的物理力学性能、低吸水性、电性能和耐热性，也具有PA6所特有的良好的耐应力开裂性、耐溶剂性和加工成型性能。下面就对PPE/PA6合金的研究情况作一简单介绍。

1、 实验部分

1、1 原料

　PPE原粉：LXR040C，蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司

  PA6    :1013B， 日本宇部

 相容剂：马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物

润滑剂、抗氧剂：市售。

1、2  设备

  双螺杆挤出机：CTE-35，螺杆直径¢=35mm，长径比L/D=40,科倍隆科亚公司

  注塑机      ：HTF90W2 宁波海天

  电子万能试验机：CMT4104 深圳市新三思材料检测有限公司

  塑料摆锤冲击试验机:ZBC1200-B深圳市新三思材料检测有限公司

  维卡软化点试验机：ZWK1302-2深圳市新三思材料检测有限公司

  扫描电子显微镜：S4700 日本HITACHI公司

1、 3制备方法

将干燥好的PPE及PA6、相容剂、润滑剂、抗氧剂等经高速混合机混匀后，置于加料器中，定量从双螺杆挤出机第一进料口加入，在250---280℃，螺杆转速为280---320r/min下，经双螺杆共混、挤出、冷却、切粒得到高性能的PPE/PA6合金粒料成品。其流程示意图如图1

PPE

PA6

相容剂

润滑剂

抗氧剂

                        图1 制备PPE/PA6合金流程示意图

所有配方中，PPE/PA6均为45/50（w/w）

1、4 性能测试

力学性能  冲击强度（悬臂梁法，带缺口）按ASTM D256进行测试

          拉伸强度按ASTM D638进行测试

          弯曲强度按ASTM D790进行测试

          热变形温度按ASTM D648进行测试

1、5 SEM测试

     取室温冲击后的试样断面，断面喷金后做SEM测试，观察微观形貌和相态结构

2、 结果与讨论

2、1 PPE/PA6合金的相容性

   由于非结晶性PPE树脂与结晶性PA6树脂互不相容，PPE与PA6若采用简单的机械共混，分散相不稳定，注射成型时产生相分离，制品很脆，而且PPE/PA6合金加工困难，为使PPE/PA6合金兼具PPE与PA6的优点，必须添加相容剂。当在合金中加入相容剂后，PPE/PA6合金挤出胶条易牵带，料条表面光滑，用SEM方法研究该合金的断面情况，发现加入相容剂后，PPE与PA6界面之间的粘接力明显提高。

2、2 PPE/PA6合金的力学性能   

  由表1可看出，PPE/PA6合金添加相容剂后，合金的抗冲性能有比较明显的提高，这也说明相容剂能改善合金两组分界面间的粘合力，而且随着相容剂用量的增加，冲击强度逐步提高，相容剂用量为5%时合金的冲击强度达到最大值，然后随相容剂用量的增加，PPE/PA6合金的冲击强度反而降低。主要因为,当相容剂用量达到一定值时，可以使PPE很好地分散于PA6中，形成宏观相容而微观相分离的均匀分散体系；若继续增加相容剂的用量，造成体系相容性过大，PPE与PA6之间完全呈分子级混合，冲击应力直接作用于PA6分子链上，从而使体系冲击强度降低。从表1也可看出使用相容剂后，合金的拉伸强度、弯曲强度没有受到明显的影响而降低，同时PPE/PA6合金还保持较高的热变形温度。

                       表1 相容剂对共混物力学性能的影响

2、3 与国外同类产品的性能对比

  参照前面的实验步骤，我们制备了PPE/PA6材料，并与Sabic公司PPE/PA合金产品（牌号为GTX918W）在相同条件下进行制样，室温下放置24h后进行性能测试（见表2）。我们对主要性能进行对比，发现各项性能均已接近，个别数据已经超过了GTX918W的水平。

                         表2 PPE/PA6的性能对比

3、 结论

通过研究可以发现在PPE/PA6合金中添加相容剂可以提高合金的机械性能，采用该项技术制成的PPE/PA6合金具有优良的综合性能,达到进口同类产品的性能指标，其热变形温度高，尺寸稳定性好，具有很高的精度，在低温下仍有很高的韧性、耐化学药品性和良好的加工性。PPE/PA6合金的高刚性、蠕变小和耐冲击性特别适用于汽车涂装，能经受160℃的喷涂烘烤温度。PPE／PA6合金产品适用于汽车制件，如用于生产汽车的大型挡板，汽车装饰件；汽车车身上的垂直部件，如挡泥板和车门、缓冲器、散热器格栅、车轮护盖、仪表盘、车身垂直塑料外板、车轮罩等各种护板护罩等。在化工行业中，可用于化工泵、阀门、齿轮、高压容器等。 PPE／PA6合金产品能满足电子电气部件的使用要求，可用于家用电器、电子电气和办公设备的壳体键盘

参考文献

〔1〕 大柳康，编. 实用高分子合金〔M〕. 吴忠文，寇喜春，姜振华，译. 吉林：吉林科学技术出版社，1996:208-221   

〔2〕 王勇. 改性聚苯醚国内外进展〔J〕. 化工新型材料，2002,30（12）：1-5

〔3〕 胡洋，冯威，高瑜，等. 聚苯醚合金的研究进展〔J〕. 中国塑料，1997，13 （3）：7-11

〔4〕 黄棋尤，m-PPE的改性技术及应用 〔J〕. 国外塑料，2003,21（１）：26-29

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