電機接線盒用阻燃PPO/HIPS復(fù)合材料制備及性能研究

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇江陰214405）

聚苯醚PPO樹脂是一種熱塑性工程塑料，具有良好的電學(xué)性能、力學(xué)性能、耐熱性，和尺寸穩(wěn)定性，但PPO樹脂熔體粘度大，成型加工困難，因此被廣泛應(yīng)用的PPO塑料，多數(shù)是PPO與HIPS共混改性后的品種[1]。

改性后PPO產(chǎn)品主要應(yīng)用在電子電氣及汽車行業(yè)，全球每年的用量在100萬t以上。由于PPO分子結(jié)構(gòu)中無強極性基團，可在較寬的頻率及溫度范圍內(nèi)保持良好的電性能。PPO的介電常數(shù)非常低，且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度的影響；而其體積電阻率很高，可以廣泛用于生產(chǎn)電器產(chǎn)品，尤其是耐高壓及戶外使用的部件，如光伏行業(yè)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(yōu)異的阻燃及力學(xué)性能[2]。

雖然近年藍星化工新材料股份有限公司國產(chǎn)PPO原粉進入市場，但隨著光伏產(chǎn)業(yè)和新能源汽車領(lǐng)域的快速發(fā)展，目前國內(nèi)的PPO改性材料仍供不應(yīng)求，PPO改性技術(shù)也越來越成為市場開發(fā)熱點[3～5]。本文就不同粘度的PPO樹脂，增韌劑SBS和阻燃劑對復(fù)合材料性能的影響作出分析。

1 實驗部分

1.1 主要原料

PPO(LXR040和LXR045),藍星化工新材料股份有限公司芮城分公司；HIPS(622P),上海賽科石油化工有限公司；SBS(4452),燕山石化有限公司；磷酸三苯酯TPP,浙江萬盛股份有限公司;氫氧化鎂,HT206,濟南泰星精細化工有限公司;抗氧劑168,汽巴化學(xué)有限公司；抗氧劑1010,汽巴化學(xué)有限公司；其他加工助劑，市售。

1.2 儀器及實驗設(shè)備

雙螺桿擠出機（SJSH-30）河北石家莊星碩機械有限公司；注塑機（SZ800H）張家港神舟機械有限公司；萬能拉伸試驗機（WDT-11）河北金建檢測設(shè)備有限公司；懸臂梁沖擊試驗機（XJU-5.5）河北金建檢測設(shè)備有限公司；數(shù)字顯微鏡（×500倍），上海蒲柘光電儀器有限公司。

1.3 試樣制備

PPO、HIPS在烘箱中 80℃干燥 4h，將 PPO、HIPS、SBS、抗氧劑和加工助劑按一定比例充分混合后，在雙螺桿擠出機上擠出造粒，再注塑成測試樣條。擠出溫度220～260℃，注塑溫度240～260℃。

1.4 性能測試

拉伸性能測試按ISO527/2，拉伸速率20mm/min；彎曲性能按ISO178測試，試驗跨度64mm，彎曲速率2mm/min；懸臂梁沖擊按ISO180測試；維卡軟化溫度按ISO306測試；材料斷面情況使用數(shù)字顯微鏡觀察。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同粘度的PPO樹脂對PPO/HIPS復(fù)合材料性能的影響(見表1）

PPO與HIPS是互溶體系，材料中PPO比例越高材料綜合性能越好，根據(jù)電機接線盒樣品和文獻資料[6]，選定PPO與HIPS比例為6:4；采用了兩種不同粘度的PPO與HIPS直接混合制備復(fù)合材料，材料無分層，表1表明采用高粘度PPO的復(fù)合材料拉伸性能較好，維卡軟化溫度和缺口沖擊性能差距不大；兩種粘度PPO的復(fù)合材料性能均比客戶樣品性能優(yōu)異，都可以選用，考慮到增韌劑和阻燃劑會削弱材料的強度和韌性，因此選用LXR045的PPO樹脂粉為原料。

表1 不同粘度PPO的復(fù)合材料與樣品性能對比

2.2 SBS增韌劑對PPO/HIPS材料性能的影響（見圖1）

控制PPO與HIPS比例為6:4，采用SBS增容增韌復(fù)合材料，制備的復(fù)合材料無分層，表面光潔。圖1是增韌劑對復(fù)合材料性能的影響。SBS在復(fù)合材料中起到增韌相容的作用，隨增韌劑的增加復(fù)合材料的缺口沖擊強度顯著上升，當SBS含量為5%時，缺口沖擊能達到25.4KJ/m2，同時維卡軟化溫度下降不明顯，仍能達到125℃。在增韌劑SBS用量為3%左右，復(fù)合材料的拉伸強度從56.5MPa增大到58.6MPa，可能是SBS起到了增容作用。

圖1 SBS對PPO/HIPS復(fù)合材料性能的影響

2.3 阻燃劑用量對PPO/HIPS復(fù)合材料性能的影響（見表2）

PPO材料本身具有一定阻燃性，但由于混合有HIPS，復(fù)合材料阻燃性下降，用磷系阻燃劑既能達到環(huán)保要求，又能提高復(fù)合材料加工性能。實驗中控制SBS含量為3%，采用TPP與Mg(OH)2混合阻燃復(fù)合材料，表2可知:隨阻燃劑用量的增加復(fù)合材料的力學(xué)強度下降，當阻燃劑用量達到13%左右阻燃等級可達到V0級。復(fù)合材料的維卡軟化溫度隨TPP含量增加，下降明顯。對比客戶樣品性能指標，2號和3號復(fù)合材料達到客戶要求。目前已批量生產(chǎn)使用，客戶反饋良好。

表2 阻燃劑含量對PPO/HIPS復(fù)合材料性能的影響

2.4 PPO/HIPS復(fù)合材料斷面微觀分析

圖2是復(fù)合材料的沖擊斷面照片。從圖中可以看出a材料斷面光滑平整，有線條形沖擊痕跡，表明HIPS在PPO中相容性好。b材料含有SBS增韌劑，材料斷面呈粗糙斷面，能有效吸收沖擊能量。c材料含有增韌劑和阻燃劑，材料韌性介于a、b材料之間，斷面呈一定粗糙度，能部分吸收沖擊能量。綜合來看，SBS增韌劑在復(fù)合材料中能起到明顯的增韌效果。

圖2 復(fù)合材料的沖擊斷面電子顯微圖（×500倍）

3 結(jié)論

1)PPO與HIPS共混相容性很好，注塑無分層，制品表面光潔。

2)SBS對PPO和HIPS復(fù)合材料有相容增韌作用，當SBS用量為5%時材料的缺口沖擊可達到25.4KJ/m2。

3)TPP和Mg(OH)2混合使用在總量達到13%左右時，可以實現(xiàn)復(fù)合材料的V0級阻燃，并且可較好的保持復(fù)合材料的韌性和維卡軟化溫度。

4)含SBS復(fù)合材料沖擊斷面呈粗糙斷面，SBS在復(fù)合材料中能起到明顯的增韌效果。