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PPO

学名 :改性聚苯醚
英文名:modified Polyphenelene Oxide / modified Polyphenylene Ether
缩写:MPPO / MPPE
型态:颗粒状

聚苯醚(PPO)无毒,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,耐稀酸稀碱及盐溶液。其缺点是熔融流动性差,不易成型。需掺混聚合物改性,来改善成型加工性能,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。

制备方法

原料和制造方法 PPO以2,6—二甲基苯酚为原料,甲苯或甲醇为溶剂,铜铵络合物为催化剂,通入氧气,经氧化偶合的方法缩聚而成的高分子聚苯醚(PP0)。 日本为了有别于美国的PPO,称为PPE。

化学结构式
塑料本身不透明,常见的塑料均是染色的。颜色丰富,性质刚韧,有良好的平滑性和光泽度。

 

易燃程度属中等、离火后没有自熄能力、火焰深橙红顶、中部橙黄色、底部没有特殊颜色,燃烧过程会冒出大量碳屑及黄黑色浓烟,气味像清新石蜡。

性能特点

低比重
未填充级密度为1.06g/cm3,熔融状态为0.958 g/cm3,防火未填充级为1.1g/cm3,是工程塑料中最轻的;使得降低单位重量的价格比较容易实际,在产品的成本上有较大优势。以及比较适合产品的轻量化生产。

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、湿度及频率数的影响。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醚,基本上与聚碳酸酯(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,可以将收缩率降至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, 温度和湿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,湿度对冲击的性能影响较小。

应用温度广阔
成型后的制品应用温度非常广阔在-40~130℃之间。

可抵抗以下介质
极能抵抗潮湿的环境—在饱合的情况下,只会吸收0.2%沸水。
不受稀酸、酒精、清洁剂或稀碱侵蚀;对于润滑油脂和醇的耐性则普通。

限制

不能抵抗以下介质
在受力情况下,矿物油及酮类、酯类溶剂会产生应力开裂;对有机溶剂如脂肪烃、卤代脂肪烃和芳香烃等会使PPO和MPPO溶胀及到至溶胀。卤系的烷烃类和带苯环的烷烃类溶剂也会对它的性能有影响。

耐UV光的能力差
长时间在阳光或荧光灯下使用产生变色,颜色发黄。原因是紫外线能使芳香族醚的链结合分裂所致。需要添加一些助剂来改善此种不良。

着色较困难
常用的色母料及色粉和液态颜料,容易破坏塑料性质,如出现裂纹、皱纹及其它性能减弱的情况等。故自行着色不普遍。一般PPO生产商有提供已加工的多种不同带色塑料可供选择,其中黑色的抗紫外光能力最佳。如要自行着色,最好选择有足够经验的化工颜料公司供应。

改性

PPO一般都是通过改性再应用的,其原因有:

- PPO热变形温度很高,这样必须使用很高的加工温度,造成加工困难和能耗过大;- PPO分子上的甲基容易发生自氧化反应,使该聚合物不能在200℃空气中长期稳定

- PPO流动性极差,也是造成加工上的困难性。

基于以上原因,现几乎都是通过改性来进行加工,改性的主要方法有共混法、接枝法及结构官能化等。用这些方法改性的聚苯醚同时可以用玻纤增强,以提高热变形温度。

通常有…

主要应用

电子电器
-MPPO的介电常数及介质损耗角正切在五大工程塑料中最低,即绝缘性最好,且耐热性及尺寸稳定性好,适合于电子电气工业
线圈骨架、管座、控制轴、继电器盒、绝缘支柱、电器开关、插座、电器外壳

家用电器
- MPPO具有阻燃、耐热、尺寸稳定和不易损伤等特点,使之在家用电器上发挥作用
搅拌器、烘烤箱、吹风机、吸尘器、风扇、冰箱、空调、洗碗机、电视机、视频录相机、磁带录音机等零件

汽车部件
- 近年来有汽车专用的型号,特制的高模量型号,能够替代冲压钢、压模合金材料,用于紧公差功能组件。应用于汽车上显示出良好的性能与成本的均衡性
仪表板、窗框、、扬声器、内转向盘轴、车轮罩、格栅、保险丝盒、灯具部件等

办公设备
复印机框架、现金出纳机外壳、电磁片卡箱、打印机、键盘、传真机、印刷机、投影仪、电脑外壳

机械设备
滤板、滤片、阀座、潜水泵零件、蒸煮消毒的器具、齿轮、轴承、泵叶轮、鼓风机叶片

其他方面
还广泛用于医疗器械、家具、运输工具、体育器械及建筑工业等

应用前景

由于PPO合金克服了PPO本身应力开裂的缺点,改善了PPO加工性能,而且其热性能、电性能和机械性能优异,故其用途极为广泛,可用作汽车仪表板、电器零件、内装饰和外装饰零件及机械器具、办公设备和电子电器设备等。改性PPO目前在全球消费量逐年增加,据不完全统计年均增长率高达10%以上。其中增长最快的品种是PPO/PA合金,消费集中领域是家用电器、汽车和办公自动化等领域,其中汽车领域是最有发展前景的行业。预计到2010年,世界对聚苯醚的需求量将以年均4%的速度增长,中国年增速将达15%-20%,市场前景更为看好。

目前,中国MPPO的消费主要集中在电子电气与家用电器领域,约为65%,在办公自动化设备领域为15%左右,在汽车工业领域不到6%。今后,随着MPPO应用技术的发展、社会环保意识的增强,其市场发展前景将更加广阔。

传统电器、电子部件用的骨架材料等将继续使用各种型号的MPPO材料。MPPO具有较大增长及竞争优势的应用领域主要表现为以下几个方面:电脑磁盘与光盘驱动装置及其小型壳体材料将继续使用MPPO,其需求量处于旺盛的上升势头;笔记本型商用微型机、手机等电子信息终端产品对MPPO的需求十分旺盛;电源适配器、充电器及二次锂离子电池外装盒等使用大量的MPPO新材料;电视、液晶显示屏及数码相机等消费的增长为MPPO 材料带来了持续消费的活力。 MPPO在电子电气及家用电器应用领域的另一具有巨大发展潜力的市场是高频印制电路板基板材料,由于热固性 PPO合金材料具有优异的介电特性、较低的成本、良好的成型性与耐溶剂性能,预计在该领域将占有很大的市场份额。

随着中国汽车工业的发展,MPPO的需求量将显著增长。目前,欧美及日本等国汽车制造商已经逐渐采用PPO/PS合金作为汽车仪表板的材料。该材料PPO/PS合金作为汽车仪表板材料,尽管受到低成本及汽车环保概念 PP改性材料的影响,但具有良好隔音性能的新一代MPPO材料的出现,以及其优良的耐热循环使用的特性,将逐步坚定MPPO在该产品上的使用份额。

PPO/PA等合金除在汽车散热器、车轮罩盖、保险杠、车门及立柱护舷板、中央门锁等部件上仍保持竞争优势外,在汽车外板材料及前灯反射体等方面的应用将有强劲的增长势头,在电动汽车用充电电池等方面也将具有较大的应用潜力。

此外,MPPO在工程塑料中独树一帜的耐热、耐水性能,将在给排水系统、水表水泵、化工用管道、阀门以及市政工程等领域继续保持增长的势头;MPPO具有良好的阻燃性,又适合于环保发展方向,在阻燃类工程塑料产品(如无卤合金电子材料与电缆材料等)中具有极强的竞争优势;MPPO 的比重小、成型性好,成型收缩率低而且恒定,可使制品尺寸精密,很少发生脱模问题,因此常用于精密产品的制造,如摄像机、照相机、手机、软磁盘驱动装置、钟表、测量仪器、轴承等滑动部件及航空仪表、医用外科手术器械、军工产品等。

近年来,不同厂家又积极开发出新的应用领域。汕头高新区环力新型复合材料有限公司运用专有的“催化融合”层间复合技术,在国内首创采用MPPO作为芯层材料,研制开发出新型金属复合板材系列产品。由于MPPO的应用,其开发的“环力”牌新型金属复合板材具有许多优异的特性和显著的功能性。MPPO极小的成型收缩率确保产品层间粘结坚固、长期稳定。MPPO的成型收缩率为0.3%~0.5%,远远低于LDPE(1.5%~3.0%)、HDPE(1.2%~5.0%)、LLDPE(1.0%~5.0%)、PVC(1.0%~5.0%)以及POM(0.8%~3.5%)等常用塑料的指标。MPPO与金属接近的热胀系数确保产品在各种气候环境条件下长期使用后,剥离强度不发生明显衰减。MPPO良好的耐老化性能更符合金属复合板材对长久使用寿命的要求,并且MPPO具有工程塑料中最优异的抗蠕变和耐疲劳性能确保产品长期载荷作用下整体性能的稳定性。

尽管国内企业在树脂合成、合金产品开发等方面付出了大量的努力,并不断开拓着新的应用领域,但从国内PPO产业的整体状况来看,仍以依赖进口为主。我们有理由期待,随着国内规模化装置的建成,PPO市场将会有新的发展。