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【干货】一文读懂改性聚苯醚(PPO)

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文章来源:新材料研习社

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改性聚苯醚

Modified Polyphenelene Oxide/modified

Polyphenylene Ether

缩写:MPPO/MPPE

 

  简介

 

聚苯醚(PPO)是世界五大通用工程塑料之一,它的相对密度仅1.06力学强度高、尺寸稳定性和耐热性好;吸水率小、耐水性优良、电性能好、有自熄能力;

 

缺点:熔融流动性差,不易成型。需掺混聚合物改性,来改善成型加工性能。它被广泛应用于智能制造、印制电路、航空、电子电气、和军工等领域,这主要归功于其独特的结构所带来的优异性能,因此也得到了迅速的发展。目前市场上流通的商品主要为改性聚苯醚(MPPO)或(MPPE)。

 

  发展历程

 

聚苯醚是1957年由美国通用(GE)公司的A.S.Hay采用氧化偶联法获得的一种高相对分子质量聚合物,1961年C.C.Price又以铁氰化钾为催化剂,使2,6位取代的对卤苯醚和铁氰化钾反应制得同样的高聚物。在纽约州的Selkirk建立了世界上第一生产聚苯醚的工厂。

 

1965年该公司以注册商标为PPO的商品名称投入市场,其后在联邦德国、日本及我国也相继进行了研究开发和生产。日本为了区别于美国的(PPO)改成PPE

 

结构与性能

 

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图1.PPO结构式

 

优良的电气特性

MPPO树脂分子结构中无强极性基团,电性能稳定,可在广泛的温度及频率范围内保持良好的电性能。其介电常数(2.5-2.7)和介电损耗正切(0.4×10-3)是工程塑料中最小的。

且几乎不受温度、温度及频率数的影响。其体积电阻率(高达1017)是工程塑料中最高的。MPPO优异的电性能,广泛用于生产电器产品,特别是需要耐高压的部件。

 

吸水率低、耐热水性好、不易加热分解是工程塑料中吸水率最低的塑料,约0.06%。

MPPO为非结晶性材料,玻璃化温度高,在通常使用温度范围内,分子运动小,主链中无大的极性基团,偶极矩不发生分极,耐水性非常好。在热水中长时间浸泡,其物理性能仍很少下降。

 

具有较高的耐热性

与聚碳酸酯PC相当聚苯醚具有较高的耐热性,玻璃化温度高达215℃,熔点为268℃,改性聚苯醚的热性能略低于未改性聚苯醛,基本上与聚碳酸醋(PC)相当,且在高温下耐蠕变性是所有热塑性工程塑料中最优的。MPPO商品因品牌不同其热变形温度由90-200℃不等。MPPO中的PPO含量对其热性能有显著的影响,随PPO含量的增加,其热变形温度即升高,反之则降低,玻璃化温度及软化点温度的变化也是如此。

 

良好尺寸稳定性

改性聚苯醚为非结晶热塑性塑料,与聚甲醛(POM)聚酰胺(PA)等结晶性热塑性塑料相比,其成型收缩率要小得多。几乎不发生由于结晶取向引起的应变、翘曲、以及由于成型后的再结晶所引起的尺寸变化。收缩率通常在0.4-0.7%之间,玻纤增加20%以上时,可以捋收缩率降至0.15-0.25% MPPO优异的尺寸稳定性可用来成形具有高精密度要求的产品。

 

良好的阻燃性能

制造阻燃级MPPO时,不需要添加含卤素的阻燃剂,加入含磷类的阻燃剂即可达到UL94阻燃级,减少对环境的污染。最薄0.7mm厚度就可达V-0。

 

良好的力学性能

与聚碳酸酯”PC”接近,温度和温度不影响其机械性能MPPO的力学性能与PC较为接近,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度较高,刚性大,耐蠕变性优良,在较宽的温度范围内均能保持较高的强度,温度对冲击的性能影响较小。应用温度广阔或型后的制品应用温度非常厂阔在-40-130℃之间。

 

PPO工艺

 

PPO是以2,6-二甲基苯酚(DMP)为单体进行氧化偶合缩聚反应得到的。PPO的合成按其反应介质的不同,工业聚合方法分以下两类。

 

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图2.氧化偶联聚合反应

(来源:参考文献)

 

均相溶液聚合法:该法是以聚合物的溶剂(吡啶、苯、甲苯或氯苯等)为反应介质,在铜一胺络合物催化下,通氧使单体偶合聚合。在达到一定要求的粘度时,将反应液注入甲醇或丙醇中,使其树脂沉析。再经过滤、淋洗、干燥,即可得到聚苯醚树脂原粉。

这条工艺路线生产的产品质量好,且收率高。但问题是反应中生成的水与溶剂不相混溶。而且形成的水相会钝化催化剂。所以需加脱水剂或使用耐水解的催化剂。

 

沉析聚合:该法是以溶剂(苯、甲苯等)与沉析剂(甲醇、乙醇、异丙醇等)的混合液为反应介质,在铜一胺络合物催化下,通氧使单体偶合聚合。

沉淀法的优点是对单体的纯度要求较低(大于95%),操作工序少。缺点是收率低,由于生产过程是边聚合边沉淀,部分催化剂会被包在聚合物内,后处理时洗涤较为困难。

 

电子电器行业应用

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印刷电路板

(来源:网络)

新型PPO印刷线路板以更好地支持快速增长的5G基站及高速服务器用高性能印刷电路板(PCB)产品需求,具有低吸湿、低介电损耗、高尺寸稳定和在高频下使用无信号失真等许多优点。

 

电线电缆行业应用

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电缆

(来源:网络)

TPE材料具有柔曲度优秀、质感高档、绝缘性好、有无卤阻燃级,符合ROHS、UL标准、安全环保的特点,如今被广泛运用新能源汽车电缆、手机等数据线缆等,添加PPO材料可以明显改善TPE线缆料的力学性能、耐热性能、阻燃性能、绝缘电学性能以及高温压缩变形性能。

 

水处理相关行业应用

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水泵

(来源:网络)

由于耐水解和优良的尺寸稳定性,PPO/PBT改性,PPO的玻纤矿物改性等在水处理方面有着广泛的应用,主要应用在水泵壳体、外壳、过流部件等。

 

汽车行业应用

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汽车点火线圈、汽车接线盒

(来源:网络)

MPPO在汽车上主要用于对耐热性、阻燃性、电性能、冲击性能、尺寸稳定性、机械强度要求较高的零部件。

随着聚苯醚改性塑料的优势已经被更多的人看到,因此为了促进聚苯醚工程塑料生产技术和研发水平的不断提高,相关研发人员应当充分地结合国外聚苯醚工程塑料的研发经验,从而使聚苯醚工程塑料的需求量可以得到显著的提高。

 

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