聚氧二甲苯是便宜的耐高溫塑膠中的之一種,但難以制造,而且抗沖擊及耐熱能力會隨時間而降低?;旌暇垩醵妆胶途郾揭蚁┛梢愿纳拼艘蝗秉c。1960年代調整后的聚氧二甲苯問世,商品名稱為Noryl。市場上通用的主要為改性的聚苯醚(Modified Polyphenylene Oxide),簡稱MPPO,或者MPPE(Modified Polypheylene ether)。
聚苯醚的基本性能
1、為白色顆粒。綜合性能良好,可在120度蒸汽中使用,電絕緣性好,吸水小,但有應力開裂傾向。改性聚苯醚可消除應力開裂。
2、有突出的電絕緣性和耐水性優(yōu)異,有較好的耐磨性和電性能,尺寸穩(wěn)定性好。其介電性能居塑料的首位。
3、MPPO為PPO與HIPS共混制得的改性材料,市面上的材料均為此種材料。
4、有較高的耐熱性,玻璃化溫度211度,熔點268度,加熱至330度有分解傾向,PPO的含量越高其耐熱性越好,熱變形溫度可達190度。
5、阻燃性良好,具有自息性,與HIPS混合后具有中等可燃性。質輕,無毒可用于食品和藥物行業(yè)。耐光性差,長時間在陽光下使用會變色。
6、可以與ABS,HDPE,PPS,PA,HIPS、玻璃纖維等進行共混改性處理。PPO
塑膠原料特性
A、PPO塑膠原料無毒、透明、相對密度小,具有優(yōu)良的機械強度、耐應力松弛、耐蠕變性、耐熱性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸穩(wěn)定性。
B、在很寬溫度、頻變范圍內電性能好,不水解、
[1] 型收縮率小,難燃有自熄性,耐無機酸、堿、耐芳香烴、鹵代烴、油類等性能差,易溶脹或應力開裂。
C、它具有剛性大、耐熱性高、難燃、強度較高電性能優(yōu)良等優(yōu)點。D、聚本醚還具有耐磨、無毒、耐污染等優(yōu)點。
E、PPO塑膠原料的介電常數(shù)和介電損耗在工程塑料中是最小的品種之一,幾乎不受溫度、濕度的影響,可用于低、中、高頻電場領域。
F、PPO的負荷變形溫度可達190℃以上,脆化溫度為-170℃。 G、主要缺點是熔融流動性差,加工成型困難。
物理性質
PPO無毒、透明、相對密度小,具有優(yōu)良的機械強度、耐應力松弛、抗蠕變性、耐熱性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸穩(wěn)定性。在很寬溫度、頻率范圍內電性能好,主要缺點是熔融流動性差,加工成型困難,實際應用大部分為MPPO(PPO共混物或合金),如用PS改性PPO,可大大改善加工性能,改進
耐應力開裂性和沖擊性能,降低成本,只是耐熱性和光澤略有降低。改性聚合物有PS(包括HIPS)、PA、PTFE、PBT、PPS和各種彈性體,聚硅氧烷,PS改性PPO歷史長,產(chǎn)品量大,MPPO是用量最大的通用工程塑料合金品種。比較大的MPPO品種有PPO/PS、PPO/PA/彈性體和PPO/PBT/彈性體合金。PPO和MPPO可以采用注塑、擠出、吹塑、模壓、發(fā)泡和電鍍、真空鍍膜、印刷機加工等各種加工方法,因熔體粘度大,加工溫度較高。
PPO和MPPO主要用于電子
電器、
汽車、家用電器、辦公室設備和工業(yè)機械等方面,利用MPPO耐熱性、耐沖擊性、尺寸穩(wěn)定性、耐擦傷、耐剝落、可涂性和電氣性能,用于做汽車儀表板、散熱器格子、揚聲器格柵、控制臺、保險盒、繼電器箱、連接器、輪罩;電子電器工業(yè)上廣泛用于制造連接器、線圈繞線軸、開關繼電器、調諧設備、大型電子顯示器、可變電容器、蓄電池配件、話筒等零部件。家用電器上用于電視機、攝影機、錄像帶、
錄音機、空調機、加溫器、電飯煲等零部件。可作復印機、計算機系統(tǒng),打印機、傳真機等外裝件和組件。另外可做照相機、
計時器、水泵、鼓風機的外殼和零部件、無聲齒輪、管道、閥體、
外科手術器具、
消毒器等醫(yī)療器具零部件。大型吹塑成型可做汽車大型部件如阻流板、保險杠、低發(fā)泡成型適宜制作高剛性、尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良吸音性、內部結構復雜的大型制品,如各種機器外殼、底座、內部支架,設計自由度大,制品輕量化。
化學性質
化學式簡稱PPO。由2,6-二取代基苯酚經(jīng)氧化偶聯(lián)聚合而成的
熱塑性樹脂,一般呈土黃色粉末狀。常用的是由 2,6-二甲基苯酚合成的聚苯醚,具有優(yōu)良的綜合性能,最大的特點是在長期負荷下,具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性和突出的電絕緣性,使用溫度范圍廣,可在-127~121℃范圍內長期使用。具有優(yōu)良的耐水、耐蒸汽性能,制品具較高的拉伸強度和抗沖強度,抗蠕變性也好。此外,有較好的耐磨性和電性能。主要用于代替不銹鋼制造外科醫(yī)療器械。在機電工業(yè)中可制作齒輪、鼓風機葉片、管道、閥門、螺釘及其他緊固件和連接件等,還用于制作電子、電氣工業(yè)中的零部件,如線圈骨架及印刷電路板等。1964年,美國通用電氣公司首先用2,6-二甲基苯酚為原料實現(xiàn)聚苯醚工業(yè)化生產(chǎn)。1966年,
通用電氣公司又生產(chǎn)了改性聚苯醚(MPPO)。1984年,世界聚苯醚的消費量為163kt。
制備方法
一種聚苯醚的制備方法,包括:將在非水溶性的聚合溶劑和
催化劑存在下經(jīng)聚合得到的聚苯醚溶液與一種螯合劑水溶液接觸,終止聚合反應的進行并使催化劑失活;接著加入一種水溶性的難溶聚苯醚的溶劑,使聚苯醚沉淀析出,并分離回收所沉淀的聚苯醚;
其中(a)聚苯醚溶液與螯合劑水
溶液混合接觸,在50~120℃下保持10~180分鐘;
其中(b)分離回收聚苯醚后的混合物,含有非水溶性的聚合溶劑和水溶性的難溶聚苯醚的溶劑,將這一混合物加入水以萃取水溶性的難溶聚苯醚的溶劑,這樣就使水溶性的難溶聚苯醚的溶劑被萃取入水相而與聚合
溶劑分離;
其中(c)通過蒸餾的方法將水溶性的難溶聚苯醚的溶劑從水相中分離并除去,全部或部分留下來的水循環(huán)用于與分離聚苯醚后的濾液接觸,留下來的水相中高沸點有機物的含量為1重量%或更低。
工業(yè)生產(chǎn)的方法
包括聚合和后處理兩部分:在聚合反應釜中先加入定量的銅氨
絡合催化劑,將氧氣鼓泡通入,然后逐步加入 2,6-二甲基苯酚和乙醇溶液,進行氧化偶聯(lián)聚合得到聚合物。后處理是將聚合物離心分離、用含硫酸30%的
乙醇液洗滌,再用稀堿溶液浸泡、水洗、干燥、造粒,即得聚苯醚的粒狀樹脂。
還可采用2,6-二苯基苯酚為單體,所得聚苯醚的熱穩(wěn)定性更好,已用于制造耐高溫薄膜和絕緣制品。
為了改善成型加工性能和降低成本,可以用共混方法對聚苯醚進行改性,改性聚苯醚成本低、市場價格已能和
ABS樹脂競爭,廣泛用來代替
青銅或黃銅制作各類機械零件及管道等。
安全信息
R36刺激眼睛。
R37刺激呼吸系統(tǒng)。
l) 非結晶料、吸濕小,
PPO的吸水率很低,但水分會使制品表面出現(xiàn)銀絲、氣泡等缺陷,為此,可將原料置于80~1OOC的烘箱申,干燥1-2h后使用。
2)PPO的分子鍵剛性大,玻璃化轉化溫度高,不易取向,但強迫取向后很難松弛。所以制品內殘余內應力較高,一般要經(jīng)過后處理。
3)PPO為無定型材料,在熔融狀態(tài)下的流變性接近于牛頓流體,但隨溫度的升高偏離牛頓流體的程度越大。
4)PPO熔體的粘度大,因此加工時應提高溫度,并適當提高注射壓力,以提高充模能力。
5)PPO的回料可重復使用,一般重復使用3次,其性能沒有明顯降低。
6)對PPO熔體宜采用螺桿式注塑機成型,噴嘴采用直通式為佳,孔徑為3-6mm
7)在PPO注塑成型時,宜采取高壓、高速注射,保壓及冷卻時間不能太長。
8)模具的主流道宜采用較大的錐度或采用拉料鉤,澆道以短粗為好。
9)澆口宜采用直接式、扇形或扁平形,采用針狀澆口時直徑應適當加大,對于長澆道可采用熱流道結構。
10)PPO的成型收縮率較小,一般為0.2%一0.7%,因而制品尺寸穩(wěn)定性能優(yōu)良。
11)流動性差,為類似牛頓流體,粘度對溫度比較敏感,制品厚度一般在0.8毫米以上。極易分解,分解時產(chǎn)生腐蝕氣體。宜嚴格控制成型溫度,模具應加熱,澆注系統(tǒng)對料流阻力應小。
12)聚苯醚的吸水率很低0.06%左右,但微量的水分會導致產(chǎn)品表面出現(xiàn)銀絲等不光滑現(xiàn)象,最好是作干燥處理,溫度不可高出150度,否則顏色會變化。
13)聚苯醚的成型溫度為280-330度,改性聚苯醚的成型溫度為260-285度。 PPO塑膠原料注塑工藝熔料溫度:270-290℃
料筒恒溫:PPO具有很高的耐熱性,熱分解溫度達350C,在300C以內無明顯熱降解現(xiàn)象。通常,料筒溫度控制在260~290C,噴嘴溫度低于料筒溫度lOC左右。
模具溫度:由于PPO熔體粘度大,因在注塑成型時應采用較高模溫。通常,模溫控制在100~15OC。模溫低于1OOC時,薄壁塑件易出現(xiàn)充滿不足及分層;而高于15OC時,易出現(xiàn)氣泡、銀絲、翹曲等缺陷。
注射壓力:提高注射壓力,有利于熔料的充模,一般注射壓控制在100-14OMPao
保壓壓力:注射壓力的40%-60%
背壓:3-10 MPa(30-100bar)
注射速度:有長流道的制品需要快速注射;但在此情況下,確保膜具有足夠的通氣性。
螺桿轉速:中等螺桿轉速,折合線速度為0.6m/s
計量行程:0.5-3.5D
殘料量:3-6mm,取決于計量行程和螺桿直徑。
預烘干:在110℃溫度下烘干2h。
回收率:材料可再生加工,只要回料沒有發(fā)生熱降解。
收縮率:0.8%-1.5%
澆口系統(tǒng):對小制品使用點式或潛伏式澆口,否則采用直澆口或圓片澆口;可采用熱流道機器停工時段關閉加熱系統(tǒng);底螺桿背壓狀態(tài)下,操作幾次計量循環(huán),像操作擠出機一樣清空料筒。
料筒設備:標準螺桿,止逆環(huán),直通噴嘴。
純的PPO料具有熔融流動性較差、價格高的缺點,市場出售的產(chǎn)品均為其改良的產(chǎn)品,具有優(yōu)良的綜合性能,它們廣泛運用于:
電子電氣
能夠滿足在潮濕、負載、高溫的條件下具有優(yōu)良的電絕緣性,運用制備電視積機調諧片、線圈芯、微波絕緣件、屏蔽套、高頻印刷電 路板,各種高壓電子元器件,
電視機、電腦、傳真機、復印機外殼等。
汽車工業(yè)
適用于儀表板件、窗框、減震器、泵過濾網(wǎng)等。
機械工業(yè)
用作齒輪、軸承、泵葉輪、鼓風機葉輪片等。
化工領域
用于制作管道、閥門、濾片及潛水泵等耐腐蝕零部件。
PPO的性能決定了其應用的領域和使用的范圍:
1)MPPO密度小,容易加工,熱變形溫度在90 ~ 175℃,有不同規(guī)格的商品,尺寸穩(wěn)定性好,適用于制造辦公設備、家用電器、計算機等箱體、底盤及精密部件。
2)MPPO的介電常數(shù)及
介質損耗角正切在五大通用工程塑料中最低,即絕緣性最好,并且耐熱性好,適用于電氣工業(yè)。宜于制作用在潮濕而有載荷條件下的電絕緣部件,如線圈骨架、管座、控制軸、變壓器屏蔽套、繼電器盒、絕緣支柱等。
3)MPPO的耐水及耐熱水性好,適用于制造水表、
水泵。紡織廠用的紗管需耐蒸煮,用MPPO制的紗管使用壽命長。
4)MPPO的介電常數(shù)及介質損耗角正切在工程
塑料中為不受溫度及
周波數(shù)影響者,并且耐熱性及尺寸穩(wěn)定性好,適用于電子工業(yè)。
5)由于電子工業(yè)及通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,手機、便攜式電腦、高性能照相機、攝像機等都需要鋰離子電池,因此鋰離子電池市場大有發(fā)展前景,鋰離子電池用有機電解液的包裝材料過去用ABS或PC,2013年國外開發(fā)出電池用的MPPO,其性能優(yōu)于前兩者。
6)MPPO在汽車工業(yè)有廣泛用途,如
儀表盤、防護杠等,PPO與PA合金,尤其是高耐沖擊性能的規(guī)格品種用于外裝部件發(fā)展比較快。
7)在化工方面改性聚苯醚可用來制造耐腐蝕設備,其耐水解性尤其好,還耐酸、堿、便溶于芳香烴和氯化烴中。
8)用于醫(yī)療器械,可在熱水貯槽和排風機混合填料閥中代替不銹鋼和其他金屬。