电机接线盒用阻燃PPO/HIPS复合材料制备及性能研究

2018-12-19

天津化工 2018年6期

（江阴职业技术学院，江苏江阴214405）

聚苯醚PPO树脂是一种热塑性工程塑料，具有良好的电学性能、力学性能、耐热性，和尺寸稳定性，但PPO树脂熔体粘度大，成型加工困难，因此被广泛应用的PPO塑料，多数是PPO与HIPS共混改性后的品种[1]。

改性后PPO产品主要应用在电子电气及汽车行业，全球每年的用量在100万t以上。由于PPO分子结构中无强极性基团，可在较宽的频率及温度范围内保持良好的电性能。PPO的介电常数非常低，且几乎不受温度、湿度的影响；而其体积电阻率很高，可以广泛用于生产电器产品，尤其是耐高压及户外使用的部件，如光伏行业使用的各种接线盒、彩电中的行输出变压器等，因此要求PPO具有优异的阻燃及力学性能[2]。

虽然近年蓝星化工新材料股份有限公司国产PPO原粉进入市场，但随着光伏产业和新能源汽车领域的快速发展，目前国内的PPO改性材料仍供不应求，PPO改性技术也越来越成为市场开发热点[3～5]。本文就不同粘度的PPO树脂，增韧剂SBS和阻燃剂对复合材料性能的影响作出分析。

1 实验部分

1.1 主要原料

PPO(LXR040和LXR045),蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司；HIPS(622P),上海赛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,浙江万盛股份有限公司;氢氧化镁,HT206,济南泰星精细化工有限公司;抗氧剂168,汽巴化学有限公司；抗氧剂1010,汽巴化学有限公司；其他加工助剂，市售。

1.2 仪器及实验设备

双螺杆挤出机（SJSH-30）河北石家庄星硕机械有限公司；注塑机（SZ800H）张家港神舟机械有限公司；万能拉伸试验机（WDT-11）河北金建检测设备有限公司；悬臂梁冲击试验机（XJU-5.5）河北金建检测设备有限公司；数字显微镜（×500倍），上海蒲柘光电仪器有限公司。

1.3 试样制备

PPO、HIPS在烘箱中 80℃干燥 4h，将 PPO、HIPS、SBS、抗氧剂和加工助剂按一定比例充分混合后，在双螺杆挤出机上挤出造粒，再注塑成测试样条。挤出温度220～260℃，注塑温度240～260℃。

1.4 性能测试

拉伸性能测试按ISO527/2，拉伸速率20mm/min；弯曲性能按ISO178测试，试验跨度64mm，弯曲速率2mm/min；悬臂梁冲击按ISO180测试；维卡软化温度按ISO306测试；材料断面情况使用数字显微镜观察。

2 结果与讨论

2.1 不同粘度的PPO树脂对PPO/HIPS复合材料性能的影响(见表1）

PPO与HIPS是互溶体系，材料中PPO比例越高材料综合性能越好，根据电机接线盒样品和文献资料[6]，选定PPO与HIPS比例为6:4；采用了两种不同粘度的PPO与HIPS直接混合制备复合材料，材料无分层，表1表明采用高粘度PPO的复合材料拉伸性能较好，维卡软化温度和缺口冲击性能差距不大；两种粘度PPO的复合材料性能均比客户样品性能优异，都可以选用，考虑到增韧剂和阻燃剂会削弱材料的强度和韧性，因此选用LXR045的PPO树脂粉为原料。

表1 不同粘度PPO的复合材料与样品性能对比

2.2 SBS增韧剂对PPO/HIPS材料性能的影响（见图1）

控制PPO与HIPS比例为6:4，采用SBS增容增韧复合材料，制备的复合材料无分层，表面光洁。图1是增韧剂对复合材料性能的影响。SBS在复合材料中起到增韧相容的作用，随增韧剂的增加复合材料的缺口冲击强度显著上升，当SBS含量为5%时，缺口冲击能达到25.4KJ/m2，同时维卡软化温度下降不明显，仍能达到125℃。在增韧剂SBS用量为3%左右，复合材料的拉伸强度从56.5MPa增大到58.6MPa，可能是SBS起到了增容作用。

图1 SBS对PPO/HIPS复合材料性能的影响

2.3 阻燃剂用量对PPO/HIPS复合材料性能的影响（见表2）

PPO材料本身具有一定阻燃性，但由于混合有HIPS，复合材料阻燃性下降，用磷系阻燃剂既能达到环保要求，又能提高复合材料加工性能。实验中控制SBS含量为3%，采用TPP与Mg(OH)2混合阻燃复合材料，表2可知:随阻燃剂用量的增加复合材料的力学强度下降，当阻燃剂用量达到13%左右阻燃等级可达到V0级。复合材料的维卡软化温度随TPP含量增加，下降明显。对比客户样品性能指标，2号和3号复合材料达到客户要求。目前已批量生产使用，客户反馈良好。

表2 阻燃剂含量对PPO/HIPS复合材料性能的影响

2.4 PPO/HIPS复合材料断面微观分析

图2是复合材料的冲击断面照片。从图中可以看出a材料断面光滑平整，有线条形冲击痕迹，表明HIPS在PPO中相容性好。b材料含有SBS增韧剂，材料断面呈粗糙断面，能有效吸收冲击能量。c材料含有增韧剂和阻燃剂，材料韧性介于a、b材料之间，断面呈一定粗糙度，能部分吸收冲击能量。综合来看，SBS增韧剂在复合材料中能起到明显的增韧效果。