聚苯醚（PPO）屬于五大工程塑料之一，是由美國通用電氣公司（GE）于20世紀60年代中期開發的熱塑性樹脂。PPO具有優良的力學性能、耐熱性、電氣絕緣性以及在高溫下蠕變較小的優點，同時PPO的密度及吸濕性較低、強度較高、尺寸穩定性1流動性較差、成型加工困難，需要在300℃高溫下加工，極大地限制了其應用范圍。為克服PPO的缺點，擴大其應用領域，必須對其進行改性[1].PPO通過摻混高沖擊強度聚苯乙烯（HIPS）進行改性后，可大大改善其成型加工性能，因此得到了廣泛應用。由于PPO分子結構中無強極性基團，可在較寬的頻率及溫度范圍內保持良好的電性能。PPO的介電常數非常低，且幾乎不受溫度、濕度的影響；而其體積電阻率很高，可以廣泛用于生產電器產品，尤其是耐高壓及戶外使用的部件，如光伏行業使用的各種接線盒、彩電中的行輸出變壓器等，因此要求PPO具有優異的阻燃及力學性能[2].隨著歐盟《關于報廢電子電氣設備指令》（WEEE）和《關于限制在電子電器設備中使用某些有害成分的指令》（ROHS）等環保法規的發布，研究開發符合國際阻燃和環保要求的無鹵阻燃PPO/HIPS合金已成為塑料改性領域的一個研究熱點。目前有關無鹵阻燃PPO/HIPS合金的研究主要集中在材料阻燃性能的提高，進一步改善其力學性能卻少有報道[3].改性PPO產品主要應用在電子電氣及汽車行業，全球每年的用量在100萬t以上。由于受原料和關鍵技術的制約，目前我國尚無大規模生產改性PPO的廠家，市場上的改性PPO產品一直依賴進口，價格一直居高不下，改性PPO產品成為發達國家壟斷的核心產品之一。長期以來我國尚不能生產PPO原料，隨著近年來藍星化工新材料股份有限公司國產PPO原粉進入市場，國內的PPO改性也隨之成為開發熱點[4-5].
1 實驗部分
1.1 主要原料
PPO,LXR040C,藍星化工新材料股份有限公司；HIPS,425,韓國錦湖石油化學株式會社；苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝馬來酸酐（SEBS-g-MAH），接枝率0.8%~1%,沈陽科通塑膠有限公司；抗氧劑168、抗氧劑1010,瑞士Ciba公司；雙酚A雙（二苯基磷酸酯）阻燃劑（BDP），江蘇雅克科技股份有限公司。
1.2 儀器與設備
雙螺桿擠出機，CTE-20,科倍隆科亞機械公司；高速混合機，SHR-25A,張家港市萬凱機械有限公司；注射機，CJ80M3V,廣州震德塑料機械有限公司；電子萬能試驗機，WDW-10C,上海華龍測試儀器廠；懸臂梁沖擊試驗機，XJU-5.5,承德金建檢測儀器有限公司；熔體流動速率測定儀，XRL-400A/B/C/D,承德精密試驗機有限公司；維卡軟化點試驗機，ZWK1302-2,深圳市新三思材料檢測有限公司；燃燒試驗機，YN52031,蘇州宇諾儀器有限公司。
1.3 試樣制備
將干燥后的PPO及HIPS、SEBS-g-MAH、抗氧劑等經高速混合機混勻后，置于加料器中，定量從雙螺桿擠出機第一進料口加入，阻燃劑BDP通過液體喂料系統定量加入，在270~290℃、螺桿轉速280~320 r/min下，經雙螺桿共混、擠出、冷卻、切粒得到高性能、無鹵阻燃PPO/HIPS合金成品；該合金粒子經120℃、4 h干燥后，用注射機在280~300℃、60~80 MPa下注塑成標準試樣，以備性能測試。
1.4 性能測試
沖擊強度（懸臂梁法，帶缺口）按ASTM D256測定；拉伸強度按ASTM D638測定；彎曲強度按ASTM D790測定；熱變形溫度按ASTM D648測定；熔體流動速率按ASTM D1238測定；阻燃性能按UL 94標準測定，試樣厚度1.5 mm.
2 結果與討論
2.1 PPO/HIPS配比對合金力學性能和熱變形溫度的影響
PPO與HIPS在聚合物合金中屬于少數完全相容的材料，通過任意比例共混可得到耐溫達80~170℃范圍的工程塑料合金。圖1為PPO/HIPS配比對合金力學性能的影響。
從圖1可以看出，PPO/HIPS配比為60/40時合金材料的綜合性能最好。隨著HIPS用量的逐漸增加，PPO/HIPS合金的缺口沖擊強度略有提高，這是因為HIPS的主鏈中沒有苯環，其苯環在側鏈上，而PPO主鏈上有苯環，HIPS對PPO起到增韌劑的作用，但其增韌效果并不是很好。而合金的拉伸強度、彎曲強度則隨著HIPS用量的增加而下降，特別當PPO/HIPS配比為50/50時下降較為明顯，說明PPO主鏈的苯環結構在PPO用量大于50份時受聚烯烴柔性鏈的影響很小，而HIPS中的苯乙烯對合金耐熱性影響較大。
圖2為PPO/HIPS配比對合金熱變形溫度和熔體流動速率的影響。從圖2可以看出，隨著HIPS用量的增加，PPO/HIPS合金的熱變形溫度逐漸下降，同時合金的熔體流動速率明顯提高，其加工性能大幅改善。這是因為 HIPS具有優良的加工性能，但其耐熱性較差，對合金的熱變形溫度和熔體流動速率影響較大。
2.2 阻燃劑用量對PPO/HIPS合金綜合性能的影響
PPO具有自熄性，因此具有良好的阻燃改性基礎；PPO的氧指數為28%,HIPS的氧指數為18.1%,PPO/HIPS合金材料因為HIPS的加入導致其阻燃性能明顯降低，必須加入合適的阻燃劑使其滿足使用要求。磷系阻燃劑與PPO具有協同阻燃作用，阻燃效果明顯，而且不含鹵素，避免含鹵阻燃材料燃燒時釋放出有毒的鹵化氫氣體和大量煙霧，甚至產生二惡英等致癌物，滿足環保要求。因此選用磷系阻燃劑BDP（雙酚A雙（二苯基磷酸酯））作為阻燃劑，通過改變BDP用量制備不同的阻燃PPO/HIPS合金，其中PPO/HIPS/抗氧劑的用量固定為60/40/0.2.BDP用量對PPO/HIPS合金性能的影響如表1所示。從表1可以看出，隨著阻燃劑BDP用量的增加，PPO/HIPS合金的阻燃性能有較大的改善，當BDP用量超過12份時，合金的阻燃性能可以滿足使用要求，達到UL 94V-0級。同時因為BDP中含有苯環，與PPO的相容性較好，在PPO/HIPS合金體系中也充當了增塑劑的作用，提高了PPO分子鏈的活動能力，導致合金缺口沖擊強度、熱變形溫度大幅下降。
2.3 SEBS-g-MAH用量對PPO/HIPS合金綜合性能的影響
SEBS與HIPS的相容性很好，而在SEBS上接枝MAH后可以提高與PPO的相容性，當合金材料受到外力作用時，SEBS-g-MAH作為彈性體在體系中能有效地引發銀紋，并阻止銀紋擴展，吸收了沖擊能，起到增韌的作用。保持PPO/HIPS/BDP/抗氧劑配比為60/40/12/0.2,通過添加SEBS-g-MAH作為阻燃PPO/HIPS合金的增韌劑，分析SEBS-g-MAH用量對合金物理力學性能和阻燃性能的影響，結果如表2所示。從表2可以看出，在PPO/HIPS合金中添加SEBS-g-MAH后，合金的缺口沖擊強度明顯提高，并且熱變形溫度基本不受影響，但SEBS-g-MAH用量為10份時，PPO/HIPS合金的阻燃性能明顯下降，這是由于SEBS-g-MAH中的MAH和彈性體對阻燃性能產生較大影響，不能滿足實際使用要求。
3 結論
通過研究PPO/HIPS的不同配比、阻燃劑BDP對PPO/HIPS合金阻燃性能的影響及SEBS-g-MAH對PPO/HIPS的增韌作用，表明有機磷系阻燃劑BDP對PPO/HIPS合金體系具有良好的阻燃協同作用。
SEBS-g-MAH可以明顯提高PPO/HIPS阻燃合金材料的缺口沖擊強度；PPO/HIPS為60/40時合金的綜合性能最佳，在此PPO/HIPS合金中添加12份BDP及8份SEBS-g-MAH可以使其具有優異的阻燃性能（達到UL 94V-0級），同時保持較高的力學性能，達到阻燃與沖擊性能的完美統一，采用該方法制備的無鹵阻燃PPO/HIPS合金具有較高的實用價值。
參考文獻：
[1] 王勇。 改性聚苯醚國內外進展[J]. 化工新型材料， 2002, 30（12）：
[2] 趙云芳。 磷酸酯阻燃劑在聚苯醚中的應用研究[J]. 現代塑料加工應用， 2008, 20（4）： 41-43.
[3] 張奇，徐康銘，鄧俊杰，等。 SEBS-g-MAH對PPO/HIPS/滑石粉復合體系形態及力學性能的影響[J]. 高分子材料科學與工程，2012, 28（11）： 109-111.
[4] 黃棋尤。 m-PPE的改性技術及應用[J]. 國外塑料， 2003, 21（1）：26-29.
[5] 李愛英，常杰云。 聚苯醚改性的研究進展與應用[J]. 工程塑料應用， 2011, 39（2）： 96-98.
