專利名稱：高流動改性聚苯醚塑料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱塑性工程塑料改性，具體涉及高流動改性聚苯醚塑料及生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
無定型聚合物聚苯醚是一種新型的熱塑性工程塑料，它不但具有優(yōu)良的物理機械 性能，而且還有優(yōu)良的耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性等其它優(yōu)點。純聚苯醚塑料的比重略大于1， 熱膨脹系數(shù)約50 ppm/°C。室溫下聚苯醚的楊氏模量為2. 5 GPa,抗拉強度在80 MI^a左 右，與熱固性塑料的性能相當(dāng)，而缺口擊強度在35 J/m水平，遠(yuǎn)高于普通熱固性塑料的抗沖 擊性能。聚苯醚的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱變形溫度約200 0C ,在200 °C以下聚苯醚保持良 好的剛度和強度，可作為結(jié)構(gòu)件在150 ！溫度長期使用。聚苯醚優(yōu)異的性能源自于它分子 的結(jié)構(gòu)特點。聚苯醚分子系由碳氧醚鍵C-O連接鄰位取代的芳香環(huán)所組成的長鏈大分子。 鄰位的取代基阻礙分子鏈中碳氧醚鍵C-O的旋轉(zhuǎn)，聚苯醚的分子連段長，運動困難，賦予材 料高的剛度和強度。聚苯醚優(yōu)異的剛度、強度、耐熱性和穩(wěn)定性應(yīng)使聚苯醚有廣闊的應(yīng)用領(lǐng) 域。然而，由于聚苯醚分子連段運動困難，聚苯醚熔體的粘度高，流動性差，成型困難，聚苯 醚原粉很少直接熔融加工成型，需對聚苯醚原粉進行流動改性。聚苯乙烯的分子連段體積小，流動性好，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為100 °C。工業(yè)上常 用聚苯乙烯改善聚苯醚的流動性，在聚苯醚原粉中摻入聚苯乙烯，制成改性聚苯醚粒料供 應(yīng)市場。但聚苯乙烯和聚苯醚是相容的聚合物對，聚苯乙烯在降低聚苯醚熔體粘度的同時， 也降低聚苯醚的耐熱性。聚苯醚/聚苯乙烯共混物僅表現(xiàn)出一個玻璃化轉(zhuǎn)變，玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度與共混物的組成相關(guān)，隨聚苯乙烯含量的上升而下降。聚苯醚/聚苯乙烯共混物的熱 變形溫度隨聚苯乙烯含量的增加而降低，縮小了聚苯醚的應(yīng)用范圍。工程塑料尼龍有較好 的流動性和耐熱性，熔點約沈0 °c,且與聚苯醚不相容。在相容劑的作用下，將尼龍與聚 苯醚共混，可在一定程度上改善聚苯醚的加工性能而不顯著影響聚苯醚的熱變形溫度。然 而，尼龍降低聚苯醚熔體粘度的效果遠(yuǎn)不及聚苯乙烯，在大型復(fù)雜薄壁制品的成型時，聚苯 醚流動性差的缺陷尤為突出。市場上仍然缺少加工流動性好、使用耐熱性佳的改性聚苯醚 樹脂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供高流動改性聚苯醚及其生產(chǎn) 方法，克服現(xiàn)有聚苯醚流動改性方法在降低聚苯醚熔體粘度，改善聚苯醚加工性能的同時， 也降低聚苯醚塑料熱變形溫度的缺陷。本發(fā)明的改性方法能有效地提高聚苯醚熔體的流動 性而不影響聚苯醚塑料的耐熱性。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)本發(fā)明采用能發(fā)生相變的添加劑改善聚苯醚熔體的流動性而不影響聚苯醚的耐熱性。 添加劑的熔點高于聚苯醚的玻璃化溫度，在高溫下添加劑與聚苯醚熱力學(xué)相容，溫度降低 時添加劑與聚苯醚變得不相容。高流動改性聚苯醚的生產(chǎn)方法，具體是在100份干燥的聚苯醚原粉中加入0. 5到12份干燥的結(jié)晶添加劑，如雙酚-S、鄰苯二甲酰亞胺一類的小分子結(jié)晶。將聚苯醚原粉和 添加劑粉末混合均勻，熔融共混即得改性聚苯醚粒料。上述的生產(chǎn)方法，所述聚苯醚具有二甲基苯酚縮聚物的長鏈結(jié)構(gòu)或其它芳香酚縮 聚物的長鏈結(jié)構(gòu)。所述相變增塑劑的熔點在200 °C-300°C，當(dāng)溫度降到相變增塑劑熔點以 下，熔化的相變增塑劑會在聚苯醚基體中結(jié)晶。所述相變增塑劑包括雙酚-S、鄰苯二甲酰亞 胺或取代鄰苯二甲酰亞胺。上述的生產(chǎn)方法，所述熔融共混在擠出機于220-330°C進行，共混物經(jīng)機頭擠出造 ?；驍D出成型。上述的生產(chǎn)方法，所述熔融共混在注塑機于220-330°C進行，共混物經(jīng)注塑成型。上述的生產(chǎn)方法，所述熔融共混在密煉機于240-300°C進行，共混物經(jīng)壓片，或模 壓成型或擠出造粒。本發(fā)明改性聚苯醚粒料的熔體粘度比未改性聚苯醚的熔體粘度低8-50%，而玻璃 化溫度維持不變。高流動改性聚苯醚的熱變形溫度不會低于未改性聚苯醚的5 °C。高流 動、高耐熱改性聚苯醚粒料很容易在270-300°C的溫度擠出或注塑成耐熱的聚苯醚塑料制 品。也可將干混的聚苯醚和添加劑粉料在注塑機上于觀0-320 ！的溫度熔融混合直接注 塑，熔化的添加劑提高聚苯醚的流動性，改善加工性能而不降低聚苯醚塑料制品使用溫度。未改性聚苯醚的玻璃化溫度約為200°C，一般加工溫度在300 °C左右。雙酚-S的 熔點約250 °C，鄰苯二甲酰亞胺的熔點在235 °C。添加劑的熔點低于聚苯醚擠出或注塑的 加工溫度，在螺桿塑化段熔融混合時，添加劑熔化并溶入聚苯醚熔體，起到增塑劑的作用， 降低聚苯醚熔體的粘度，改善聚苯醚熔體的流動性和加工性。在擠出或注塑后聚苯醚熔體 冷卻定型，溫度降低，添加劑與聚苯醚相容性下降，在聚苯醚玻璃化溫度以上產(chǎn)生相分離， 熔化的添加劑從聚苯醚基體析出并結(jié)晶，形成納米級的微晶。微晶的熔點高于聚苯醚的玻 璃化溫度，添加劑不會影響聚苯醚分子的連段運動和熱變形溫度。相對現(xiàn)有聚聚苯醚的改性方法，本發(fā)明具有優(yōu)點是5份添加劑可降低100份聚苯 醚熔體粘度35 %，在降低聚苯醚熔體粘度、提高聚苯醚流聚苯醚的流動改性的同時，不影響 聚苯醚材料的物理機械性能和熱變形溫度，不降低聚苯醚的剛度、強度和耐熱性，更可提高 聚苯醚的抗沖擊韌性。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施作進一步說明，但本發(fā)明的實施和保護范圍 不限于此。實例1將5質(zhì)量份干燥的雙酚-S加入100質(zhì)量份干燥的聚苯醚原粉，將聚苯醚原粉和雙酚-S 在高速攪拌機混合均勻。將混合物于哈克252單螺桿擠出機擠出造粒，擠出機三段溫度設(shè) 置為250，275，285 °C，機頭溫度控制在四0 °C。雙酚-S改性聚苯醚粒料在哈克600流變 儀混合器測量流變性能；于四0 °C用注塑機注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣品進行力學(xué)性能測試。實例2將0. 5質(zhì)量份干燥的鄰苯二甲酰亞胺加入100質(zhì)量份干燥的聚苯醚原粉，將聚苯醚原 粉和鄰苯二甲酰亞胺在高速攪拌機混合均勻。將混合物于哈克252單螺桿擠出機擠出造粒，擠出機三段溫度設(shè)置為250，275，觀5 0C ,機頭溫度控制在四0 °C。鄰苯二甲酰亞胺改 性聚苯醚粒料在哈克600流變儀混合器測量流變性能；于四0 ！用注塑機注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣 品進行力學(xué)性能測試。實例3將12質(zhì)量份干燥的硝基鄰苯二甲酰亞胺加入100質(zhì)量份干燥的聚苯醚原粉，將聚苯醚 原粉和硝基鄰苯二甲酰亞胺在高速攪拌機混合均勻。將混合物于哈克252單螺桿擠出機擠 出造粒，擠出機三段溫度設(shè)置為250，275，觀5 0C ,機頭溫度控制在四0 °C。硝基鄰苯二甲 酰亞胺改性聚苯醚粒料在哈克600流變儀混合器測量流變性能；于四0 °C用注塑機注塑 成標(biāo)準(zhǔn)樣品進行力學(xué)性能測試。對比樣品1將干燥的聚苯醚原粉于哈克252單螺桿擠出機擠出造粒，擠出機三段溫度設(shè)置為 250，275，310 V，機頭溫度控制在310 °C。聚苯醚粒料在哈克600流變儀混合器測量流 變性能；于310 °C用注塑機注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣品進行力學(xué)性能測試。對比樣品2將7份聚苯乙烯加入100份干燥的聚苯醚原粉中，將聚苯醚原粉和聚苯乙烯在攪拌機 攪拌均勻。將混合物于哈克252單螺桿擠出機擠出造粒，擠出機三段溫度設(shè)置為250，275， 285 °C，機頭溫度控制在四0 °C。聚苯乙烯改性聚苯醚粒料在哈克600流變儀混合器測量 流變性能；于300 °C用注塑機注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣品進行力學(xué)性能測試。表1列出了改性聚苯醚的加工流動性、玻璃化溫度和在不同溫度下的力學(xué)性能。 未改性聚苯醚的物理機械性能和耐熱性都很高。室溫下的模量、強度分別為2. 6 GI^a和78 MPa，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為209 °C，模量2.0 GI3a的溫度約195 °C ；在溫度150°C時的抗拉強度 有36 MPa0但熔體粘度大，流動性差。哈克流變儀測得在觀0 °C、20 rpm時的轉(zhuǎn)矩為11.5 Nm，注塑溫度要在310 °C以上。雙酚-S可大大改善聚苯醚的流動性而不顯著影響聚苯醚的 力學(xué)性能和耐熱性。用5份雙酚-S改性聚苯醚的轉(zhuǎn)矩為7. 4Nm,比純聚苯醚的低4. 1 Nm, 轉(zhuǎn)矩降低36%。而室溫下的模量和強度與未改性聚苯醚的相當(dāng)，玻璃化溫度也一樣；在溫度 150°C時的抗拉強度有35MPa，抗沖擊強度更優(yōu)于純聚苯醚。改性聚苯醚粒料在溫度四0 °C 就可注塑成型。表1.聚苯醚與改性聚苯醚的在不同溫度下的力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種高流動改性聚苯醚的生產(chǎn)方法，其特征在于將聚苯醚與相變增塑劑熔融共混， 所述相變增塑劑的質(zhì)量份數(shù)為0. 5-12份，聚苯醚質(zhì)量份數(shù)為100份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述聚苯醚具有二甲基苯酚縮聚物的 長鏈結(jié)構(gòu)或其它芳香酚縮聚物的長鏈結(jié)構(gòu)，所述芳香酚包括取代二甲基苯酚、奈酚或取代 奈酚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述相變增塑劑的熔點在200 0C -3000C ；當(dāng)溫度降到相變增塑劑熔點以下，熔化的相變增塑劑會在聚苯醚基體中結(jié)晶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述相變增塑劑包括雙酚-S、鄰苯二 甲酰亞胺或取代鄰苯二甲酰亞胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述熔融共混在擠出機于220-330°C 進行，共混物經(jīng)機頭擠出造粒或擠出成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述熔融共混在注塑機于220-330°C 進行，共混物經(jīng)注塑成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述熔融共混在密煉機于M0-300°C 進行，共混物經(jīng)壓片，或模壓成型或擠出造粒。
8.由權(quán)利要求1所述生產(chǎn)方法制得的高流動改性聚苯醚，其特征在于改性聚苯醚粒料 的熔體粘度比未改性聚苯醚的熔體粘度低8-50%。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高流動改性聚苯醚塑料及其生產(chǎn)方法，本發(fā)明采用熔點高于聚苯醚玻璃化溫度的添加劑與聚苯醚原粉熔融共混。添加劑在聚苯醚加工溫度下熔化并溶入聚苯醚熔體，降低聚苯醚的熔體粘度，提高聚苯醚熔體的流動性；在聚苯醚熔體冷卻凝固時，熔化的添加劑在聚苯醚基體結(jié)晶，不降低聚苯醚的玻璃化溫度和熱變形溫度。本發(fā)明不僅能降低聚苯醚熔體粘度，且不影響聚苯醚的剛度、強度和耐熱性，更可提高聚苯醚的抗沖擊韌性。
文檔編號C08L71/12GK102051038SQ20111000958
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者李建雄, 陳志明 申請人:華南理工大學(xué)