Что такое ППО? Продаются ли на рынке ППО в чистом виде или ППО/ПС?

Чистый полифениленовый эфир (ППО) представляет собой немодифицированный высокоэффективный конструкционный пластик, принадлежащий к семейству некристаллических термопластичных смол и являющийся «исходной формой» семейства ППО. Его основные характеристики заключаются в следующем:

1. Химическая структура и синтез.

Мономер: в качестве сырья используется 2,6-диметилфенол (ДМП);

Метод полимеризации: Линейный полимер получают путем окислительной полимеризации сочетания (каталитическая система медь-амин);

Молекулярная структура: Основная цепь состоит из чередующихся жестких бензольных колец и гибких эфирных связей (-C₆H₄-O-C₆H₄-), эта структура «сочетания жесткости и гибкости» наделяет ее уникальными комплексными свойствами.

2. Отличие от сплавов ППО

Большинство продуктов ППО на рынке представляют собой сплавы ППО и полистирола (ПС) , в которые добавляется ПС для улучшения технологичности чистого ППО. Чистый ППО является основным материалом сплава, но он не подвергался модификациям при смешивании, сохраняя свои основные свойства.

Ⅰ . Основные характеристики и преимущества чистого ППО

Преимущества чистого ППО обусловлены жестко-гибким балансом его молекулярных цепей и аморфной структурой. Ниже приводится структурированное резюме основных характеристик и количественных данных (Примечание: следующие данные представляют собой типичные значения для чистого ПФО, в отличие от сплавов ППО/ПС).

Высокая термостойкость

Длительная рабочая температура -40~120℃ (кратковременное сопротивление до 150℃); Температура стеклования (Tg) ≈210℃

Значительно превосходит обычные конструкционные пластики (такие как ABS -40 ~ 80 ℃), подходит для высокотемпературных сред (например, моторные отсеки автомобилей, детали промышленных печей).

Механические свойства

Предел прочности ≈ 70 МПа (около 1/3 алюминиевого сплава); Ударная вязкость с надрезом ≈ 80 кДж/м² (превосходит ПК); Модуль упругости ≈ 2,5 ГПа (жесткость близка к металлу)

Сочетая высокую прочность и ударную вязкость, он может заменить легкие металлы в конструктивных элементах (таких как шестерни и кронштейны).

Электрическая изоляция

На высоких частотах (1 ГГц) диэлектрическая проницаемость ≈ 2,6, коэффициент потерь ≈ 0,0007; объемное сопротивление > 10¹⁶ Ом·см

Чрезвычайно низкие потери на высоких частотах (характеристика «низкая диэлектрическая проницаемость») делают его идеальным изоляционным материалом для связи 5G и высоковольтных электрических устройств.

Химическая стойкость

Устойчив к воде, маслу, слабым кислотам и щелочам (без изменений после погружения при 25℃ в течение 30 дней); чувствительны только к сильным окисляющим кислотам (таким как концентрированная серная кислота) и галогенированным углеводородам (таким как четыреххлористый углерод).

Подходит для химических трубопроводов и медицинского стерилизационного оборудования (выдерживает стерилизацию паром при температуре 121 ℃).

Стабильность размеров

Водопоглощение <0,07% (25℃, 24 часа); Коэффициент теплового расширения ≈ 6×10⁻⁵/℃ (близок к 2,4×10⁻⁵/℃ алюминия).

Практически не впитывает влагу и имеет минимальную термическую деформацию, подходит для прецизионных инструментов (таких как кронштейны для оптического оборудования и основания электронных компонентов).

Легкий и огнестойкий

Плотность ≈ 1,06 г/см³ (всего 1/8 веса стали и 1/3 веса алюминия); Рейтинг UL94V-0 (нет необходимости добавлять галогенированные антипирены)

Легкий вес является предпочтительным выбором, и он соответствует экологически чистым требованиям по огнестойкости (не выделяют токсичных паров).

Чистый ППО

Ⅱ. Применение чистого PPO в профилях

Теоретически из чистого ППО можно изготавливать листы и стержни, но на практике его редко продают напрямую или используют для изготовления профилей. Основная причина заключается в его чрезвычайно плохой технологичности (из-за высокой жесткости молекулярной цепи и чрезвычайно высокой вязкости расплава).

1. Обработка болевых точек чистого ППО (причины невозможности непосредственного изготовления листов и стержней)

Дефекты обработки чистого ППО заключаются в следующем:

Чрезвычайно высокая вязкость расплава: при 230 ℃/2,16 кг индекс расплава (MI) составляет всего 1–5 г/10 мин (намного ниже, чем у ПП 10–30 г/10 мин), что приводит к чрезвычайно плохой текучести;

Узкий диапазон температур формования: требует строгого контроля в пределах 300–350 ℃ (нет потока ниже 300 ℃, деградация выше 350 ℃);

Высокая эластичность расплава: склонен к переливу и всплеску во время литья под давлением, а также склонен к разрушению расплава (шероховатая поверхность) во время экструзии;

Высокое внутреннее напряжение: требуется отжиг во время охлаждения (120–150 ℃, 2–4 часа), в противном случае возможно растрескивание.

Эти дефекты не позволяют использовать чистый ППО для производства листов и стержней с использованием традиционных процессов экструзии/литья под давлением. Даже если будет предпринята попытка производства, возникнут такие проблемы, как нестабильность размеров и дефекты поверхности.

2. Практическое применение профилей: в первую очередь сплавы ППО/ПС.

Основной продукцией в виде листов и стержней из ППО на рынке являются сплавы ППО/ПС. Проблемы технологичности чистого ППО решаются путем смешивания ПС (30–50%) (снижение вязкости расплава и расширение диапазона температур формования). Характеристики листов и прутков из сплавов:

Отлаженный производственный процесс: непрерывные листы и стержни можно производить с помощью экструдеров;

Равномерные характеристики: отсутствие сварных швов, как в деталях, полученных литьем под давлением, сохраняя присущие преимущества PPO;

Широкий спектр применения: используется для изготовления обрабатываемых деталей по индивидуальному заказу (таких как приспособления и приспособления), смотровых окон оборудования (термостойкий прозрачный сплав) и оснований электронных компонентов.

Таким образом, ППО, продаваемый сейчас на рынке, на самом деле представляет собой сплав ППП/ПС.

Ⅲ. Механизм, с помощью которого PS улучшает технологичность ППО

Добавление PS решает проблемы переработки чистого ППО за счет дополнительных молекулярных структур, превращая его из «сложного в обработке» в «легко поддающийся формованию»:

1. Снижение вязкости расплава и улучшение текучести.

PS представляет собой аморфную смолу низкой вязкости (MI≈20~30 г/10 мин при 230 ℃/2,16 кг). Смешивание его с ПФО эквивалентно введению гибких сегментов PS в жесткие молекулярные цепи ПФО, что значительно снижает общую вязкость расплава.

2. Расширенный диапазон температур формования.

Температура стеклования (Tg) PS составляет ≈100℃ (намного ниже, чем Tg≈210℃ PPO). После смешивания Tg сплава снижается до 120–150 ℃, расширяя диапазон температур обработки с 300–350 ℃ для чистого PPO до 260–300 ℃, снижая энергопотребление оборудования и сложность контроля температуры.

3. Подавляет эластичность расплава и уменьшает дефекты.

Гибкость молекулярных цепей PS может противодействовать высокой эластичности PPO, уменьшая перелив и вспышку во время литья под давлением, а также разрушение расплава во время экструзии, что приводит к более стабильным размерам продукта.

4. Упрощает процедуры постобработки.

Чистый ППО требует отжига (120–150 ℃, 2–4 часа) после формования для устранения внутреннего напряжения, тогда как сплавы ППО/ПС из-за низкого внутреннего напряжения не требуют отжига, что напрямую снижает производственные затраты.

Таким образом, PPO/PS — более удобная для пользователя версия, сочетающая в себе различные аспекты производительности, а также наиболее распространенная версия на рынке.

Если требуются механические свойства ППО/ПС (например, структурные компоненты), можно выбрать лист ПК (легкий в обработке, но с плохой химической стойкостью);

Если требуется химическая стойкость ППО/ПС (например, химические трубопроводы), можно выбрать лист ПП (недорогой, но с плохой термостойкостью);

Если требуется термостойкость ППО/ПС (например, высокотемпературные оболочки), предпочтительным является ПК (легкий в обработке) или нейлоновый пластиковый лист PA66 (лучшая маслостойкость).