Die Eigenschaften und Formverarbeitungsparameter von Polyphenylenether (PPO)

Die Eigenschaften und Formverarbeitungsparameter von Polyphenylenether (PPO)

I. Grundeigenschaften von Polyphenylenether (PPO)

Polyphenylenether (PPO), auch als Poly 2,6-Dimethyl-1,4-Phenylen-Ether bekannt, ist ein hochfester technischer Kunststoff, der in den 1960er Jahren entstanden ist. Es wird als PPO oder PPE abgekürzt und auch als Polydiphenylether, Polyphenylenoxid oder Polyphenylenether bezeichnet. Es ist ein thermoplastisches Harz mit einer geringen Dichte von nur 1,06 g/cm³. Es verfügt über hervorragende umfassende Eigenschaften, eine geringe Feuchtigkeitsabsorption und eine überlegene elektrische Leistung, die Beständigkeit gegen Dampf und die dimensionale Stabilität. Es hat jedoch eine schlechte Schmelzfließbarkeit, was es schwierig macht, zu formen. In technischen Anwendungen werden verschiedene modifizierte Formen von PPO verwendet.

1. Mechanische Eigenschaften

PPO zeigt hervorragende mechanische Eigenschaften (siehe Tabelle 1-1) mit einer Zugfestigkeit von 80 MPa (23 ° C) und übertrifft technische Kunststoffe wie Polycarbonat, Polyacetal und ABS. Die Stärke und Steifheit von PPO sinken nur langsam mit zunehmender Temperatur. Nach 7200 Stunden in Wasser gekocht, zeigen seine Zugfestigkeit, Dehnung und Schlagkraft keine signifikante Abnahme. Der Kriechwert von PPO ist sehr niedrig, mit einem Kriechwert von nur 0,5% nach 300 Stunden unter einer Last von 14 MPa bei 23 ° C; Darüber hinaus ist die Änderung des Kriechwerts mit dem Temperaturanstieg ebenfalls minimal. Es kann kontinuierlich innerhalb eines Temperaturbereichs von -160 bis -150 ° C verwendet werden.

Die mechanischen Eigenschaften von modifiziertem Polyphenylenether (PPO) liegen nahe an denen von Polycarbonat (PC) mit hoher Zugfestigkeit, Biegefestigkeit und Schlagfestigkeit. Es hat eine große Starrheit, einen hervorragenden Kriechwiderstand und hält eine hohe Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich, wobei die Feuchtigkeit minimal auf die Schlagkraft auswirkt. In den Tabellen 1-2 und 1-3 sind einige der Eigenschaften des modifizierten Polyphenylenethers aufgeführt.

2. Wärmeeigenschaften

Polyphenylenether (PPO) hat einen hohen Wärmewiderstand mit einem Schmelzpunkt über 300 ° C, einer Zersetzungstemperatur über 350 ° C, einer Sprödigkeitstemperatur von -170 ° C, einer Martin -Wärmewiderstands -Temperatur von 160 ° C, einer Langzeitverwendungstemperatur von 120 ° C und einer Glasübergangstemperatur von 205 ° C. Die thermische Leitfähigkeit beträgt 0,192 W/(M · ° C) und die Formschrumpfung von 0,7% bis 0,9%. Die Wärmeauslenkungstemperatur unter einer Belastung von 1,82 MPa beträgt 174 ° C, was anderen thermoplastischen Technikplastik wie Polycarbonat, Polyaketal, Polyamid und ABS überlegen ist und nahe an thermosettierenden Kunststoffen wie Phenol- und ungesättigte Polyesterharz liegt.

Der Schmelztemperaturbereich von PPO ist breit, wobei die maximale Schmelztemperatur 267 ° C beträgt. Nach dem Abkühlen des Schmelze zeigt es eine völlig amorphe Struktur. Der Koeffizient der linearen thermischen Expansion von PPO ist bei 5,2 × 10^-5/° C relativ niedrig, was näher am Metalkoeffizienten im Vergleich zu anderen Kunststoffen liegt. PPO hat eine hohe Wärmeauslenkungstemperatur und seine schmelz -rheologischen Eigenschaften sind nahezu Newtoner, was bedeutet, dass die Schmelzviskosität mit einer Erhöhung der Schergeschwindigkeit nicht abnimmt. Dies führt zu einer hohen Viskosität und einer schlechten Fließfähigkeit, die sehr hohe Verarbeitungstemperaturen (315 ° C) erfordert, was die Verarbeitung schwierig machen oder zu übermäßigem Energieverbrauch führen kann. PPO verfügt über eine gute Flammschutz- und Selbstauslösereigenschaften und unterliegt keine chemischen Veränderungen, nachdem sie 150 Stunden bei 150 ° C Luft ausgesetzt sind. Der modifizierte PPO hat etwas geringere thermische Eigenschaften als die PPO, hat jedoch einen weiten Bereich an Wärmeablenkungstemperaturen.

3.. Elektrische Eigenschaften

Polyphenylenether (PPO) enthält keine hochpolaren Gruppen in seiner molekularen Struktur, was bedeutet, dass es keine Dipole bildet. Infolgedessen sind seine elektrischen Eigenschaften sehr stabil und erhalten eine hervorragende Leistung über einen weiten Bereich von Temperaturen und Frequenzen (siehe Tabelle 1-4). Der Volumenwiderstand von PPO ist so hoch wie die Größenordnung von 10^15 und ist im Wesentlichen von Luftfeuchtigkeit nicht betroffen. Die Dielektrizitätskonstante und der dielektrische Verlust -Tangente sind unter allen technischen Kunststoffen am niedrigsten und werden kaum von Temperatur und Frequenz beeinflusst. Der modifizierte Polyphenylenether besitzt immer noch hervorragende elektrische Eigenschaften.

4. Chemische Resistenz

Polyphenylenether (PPO) weist eine hervorragende Wasserbeständigkeit auf und ist im Allgemeinen von wässrigen Chemikalien wie Säuren, Basen, Salzlösungen und Reinigungsmitteln, ob bei Raumtemperatur oder bei Wärme, nicht beeinflusst. Es hat jedoch einen schlechten Widerstand gegen Lösungsmittel; Halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe können dazu führen, dass PPO anschwillt oder sich auflöst. Unter Stress ist es nicht resistent gegen aromatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Öle, Ketone und Ester und ist anfällig für Schwellungen oder Stressrisse. In konzentrierter Schwefelsäure bei 85 ° C und unter einer Belastung von 12 MPa kann ein Spannungsriss auftreten. Es hat auch einen schlechten Widerstand gegen Oxidation. Die chemische Resistenz von Polyphenylenether ist in Tabelle 1-5 gezeigt.

5. Anwendungen von Polyphenylenether (PPO)

Polyphenylenether ist für Anwendungen in feuchten Umgebungen mit Belastungen geeignet, in denen hervorragende elektrische Isolierung, mechanische Eigenschaften und dimensionale Stabilität erforderlich sind. In der mechanischen und elektrischen Industrie kann es zur Herstellung von Zahnrädern, Lagern, Nocken, Teilen für Transportmaschinen, Laufradschaufeln, Gebläseklingen, Wasserpumpenkomponenten, Rohre, Ventilen und Gemeindewassertechnik hergestellt werden. Es kann auch Edelstahl für die Herstellung verschiedener chemischer Geräte und Komponenten ersetzen. Aufgrund seiner guten Widerstand gegen Kriechen und Stress sowie seiner hohen Festigkeit eignet sich Polyphenylenether auch zum Herstellen von Schrauben, Befestigungselementen und Verbindungsteilen. Darüber hinaus sind seine überlegenen elektrischen Eigenschaften es für die Verwendung als motorische Wickelkernen, Rotoren, Gehäuse und elektronische Geräte-Teile sowie für hochfrequente Druckschaltplatten geeignet. Polyphenylen-Ether mit elektrischem Qualität, das im ultrahoch-hohen Frequenzbereich verwendet wird, können in Fernseh-Tuning-Platten, Mikrowellenisolierung, Spulenkernen, Transformator-Abschirmhülsen, Spulenrahmen, Rohrsitze und Komponenten des Fernsehableitungssystems hergestellt werden. Da Polyphenylenether der Dampfsterilisation standhalten kann, kann es Edelstahl in chirurgischen Instrumenten ersetzen. Darüber hinaus haben Polyphenylen -Ether -Filme aufgrund ihrer hohen Wärmebeständigkeit und ihrer guten mechanischen Festigkeit umfassende Anwendungsaussichten in der elektrischen, mechanischen, elektronischen, lern- und Luftfahrtindustrie.

Derzeit wird der modifizierte Polyphenylenether (PPO), das in kommerziellen Produkten weit verbreitet ist, durch das Mischen mit hoher Impakt-Polystyrol hergestellt. Die modifizierte PPO verfügt über hervorragende Form- und Verarbeitungseigenschaften mit geringer Formschrumpfung, guter dimensionaler Stabilität, niedriger Wasserabsorption und guter elektrischer und thermischer Widerstand. Es zersetzt sich nicht leicht, wenn es heißem Wasser ausgesetzt ist, ist resistent gegen Säuren und Basen, hat eine niedrige Dichte und kann die UL-Flamm-Referenznormen mit Nicht-Halogen-Flammschutzmitteln leicht erfüllen. Als wichtiger technischer Kunststoff wird modifizierter PPO in verschiedenen Bereichen wie Fernseher, elektronischen Komponenten, Automobilen, Büromaschinen und Haushaltsgeräten ausgiebig eingesetzt.

Ii. Form und Verarbeitung von Polyphenylenether (PPO)

Im Gegensatz zu kristallinen Kunststoffen wie POM (Polyoxymethylen) und PA (Polyamid) ähnelt PPO in Bezug auf eine gute dimensionale Stabilität dem PC (Polycarbonat). PPO unterliegt während des Formens keinen Kristallisationsprozess, und die innere innere Spannung kann zu Spannungsrissen führen, sodass die Formbedingungen sorgfältig berücksichtigt werden sollten.

1. Form- und Verarbeitungseigenschaften

Polyphenylenether hat einen hohen Schmelzpunkt, wobei die Schmelztemperatur seines kristallinen Teils bis zu 262–267 ° C beträgt. Darüber hinaus ist die Schmelzviskosität recht hoch unter 300 ° C, was Schwierigkeiten für das Formteil und die Verarbeitung von PPO aufweist. Sowohl PPO- als auch modifizierte PPO-Schmelzen sind nicht-Newton-Flüssigkeiten, und die Viskosität der Schmelze hängt stark von der Temperatur ab und nimmt linear mit zunehmender Temperatur ab. Dieses Merkmal von hoher Viskosität und schlechter Fließfähigkeit erfordert die Verwendung sehr hoher Temperaturen während der Verarbeitung, was es schwierig und energieintensiv macht.

Der Formenschrumpfung von Polyphenylenether (PPO) und modifiziertem PPO ist sehr niedrig und bleibt unter verschiedenen Formbedingungen im Wesentlichen unverändert, was für die Herstellung von präzisen geformten Teilen sehr vorteilhaft ist, und Ausschleuderprobleme werden selten auftreten.

PPO hat eine niedrige Feuchtigkeitsabsorption und das Material kann normalerweise ohne vorherige Trocknung geformt werden. Wenn jedoch der Schmelzgranulationsprozess des Materials Wasserkühlung beinhaltet oder wenn das Material schlecht verpackt ist, kann es aufgrund seiner geringen Dichte und der großen Oberfläche eine kleine Menge Feuchtigkeit aus der Luft adsorbieren, insbesondere bei pulvertigem PPO -Harz, das anfälliger bis absorbierender Feuchtigkeit ist. Wenn nicht getrocknet, kann dies zur Bildung von Silberstreifen und zur Schaffung von Blasen auf der Oberfläche der geformten Produkte während des Formprozesses führen. Außerdem dient das Trocknen auch eine Vorheizfunktion. Dies ist besonders vorteilhaft für die Form von großartigen, dünnwandigen Produkten, da sie den Oberflächenglanz der fertigen Produkte verbessern kann. Die Trocknung kann in einfachen Geräten wie einem Ofen durchgeführt werden, und für Materialien mit einer Dicke von 50 mm reicht es im Allgemeinen aus, etwa 2 Stunden bei etwa 107 ° C zu trocknen.

2. Injektionsform

Injektionsmaschinen vom Typ Kolben oder Schrauben können Polyphenylenether (PPO) verarbeiten, wobei die Injektionsmaschinen vom Typ Schrauben im Allgemeinen bevorzugt werden. Es ist erforderlich, dass das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Schraube größer als 15 und das Kompressionsverhältnis zwischen 1,7 und 4,0 liegen sollte (typischerweise 2,5 bis 3,5). Ein schrittweise wechselnder Schraubenprofil wird empfohlen. Die Düse sollte vom Typ geradliniger Typ sein, da sie im Vergleich zu einer automatischen Öffnungs- und Schließdüse weniger Druckverlust aufweist und weniger wahrscheinlich eine Materialretention verursacht. Die Form sollte mit einem Heizgerät ausgestattet sein, und es sollte eine Isolierplatte zwischen der Form und der Injektionsmaschinenplatte geben.

Die Injektionsformtemperatur für PPO ist relativ hoch, und je nach Größe und Form des Produkts wird die Lauftemperatur im Allgemeinen zwischen 280 ° C und 340 ° C gesteuert. Wenn das Einspritzvolumen 20% bis 50% der Laufkapazität beträgt, kann die Lauftemperatur bis zu 330 ° C ohne Verschlechterung betragen. Es sollte jedoch 340 ° C nicht überschreiten, da die Temperaturen über 340 ° C zu einem Materialabbau und einer Leistungsenkung führen können. Temperaturen unter 280 ° C können zu einer übermäßigen materiellen Viskosität führen, was es schwierig macht, zu verarbeiten. Die Düsentemperatur ist normalerweise geringfügig niedriger als die Schmelzzonentemperatur des Laufs um 10 ° C bis 20 ° C, um ein Materialleck der Düse zu verhindern.

Die Formtemperatur sollte basierend auf Faktoren wie der Dicke des Produkts und der Lauftemperatur bestimmt werden, die im Allgemeinen zwischen 100 ° C bis 150 ° C reichen. Dieser Bereich kann die Spannung minimieren, was zur Reduzierung der Oberflächenrauheit und zum Füllen von dünnwandigen Abschnitten vorteilhaft ist. Mehr als 150 ° C kann leicht Blasen verursachen und den Formzyklus verlängern. Temperaturen unter 100 ° C können zu höheren Restspannungen und Defekten wie Unterfüllung und Delaminierung führen.

Polyphenylenether (PPO) sollte nicht über längere Zeiträume bei hohen Temperaturen gehalten werden. Wenn das Material länger als 2 Stunden im Lauf bleibt, kann Verfärbung und Verschlechterung auftreten und das Fass unverzüglich gereinigt werden. Abfallmaterial aus PPO -Injektionsformteilen kann mehrmals, in der Regel bis zu dreimal, ohne signifikante Abnahme der mechanischen Eigenschaften wiederverwendet werden. In Tabelle 2-1 sind die Injektionsformprozessbedingungen für einige Noryl-PPO-Noten aufgeführt.

3. Kompressionsformen

Kompressionsformen können verwendet werden, um Polyphenylenether (PPO) mithilfe einer hydraulischen Presse in Blätter verschiedener Dicken herzustellen. Bei der Komprimierung dickerer Blätter ist es erforderlich, sie bei einer Temperatur von etwa 10 ° C niedriger als die Verwendungstemperatur für 24 Stunden zu verarbeiten, um die interne Spannung zu beseitigen. Während des Formens ist es wichtig sicherzustellen, dass die Demolding -Temperatur ausreichend hoch ist, um zu verhindern, dass die Blätter knacken. Außerdem kann es dazu führen, dass die Laken nach dem Entlassen der Presse sofort an der Form haften, und plötzliche Abkühlung kann zu Knacken führen. Daher sollten die Blätter vor dem Entmolding langsam zu einer bestimmten Temperatur abkühlen lassen.

Der spezifische Kompressionsformprozess für PPO -Glasgewebelaminate lautet wie folgt:

. Erwärmen und bei 60 ° C umrühren, bis das Harz vollständig gelöst ist, was zu einer transparenten Flüssigkeit führt.

. Die Trocknungstemperaturen betragen 100–110 ° C für die obere Schicht, 90–100 ° C für die mittlere Schicht und 70–80 ° C für die untere Schicht. Die Beschichtungsgeschwindigkeit beträgt 0,5 m/min mit einem Harzgehalt von 30% bis 40% (Massenfraktion).

. Beginnen Sie mit der Form bei Raumtemperatur, dann auf 250 ° C und halten Sie sie 5 Minuten lang gedrückt, wobei der Druck auf einmal auf 6 mPa ausübt. Fahren Sie weiter auf 300 ° C und halten Sie 1 Stunde lang aufrecht. Dann bis 180 ° C abkühlen und schließlich mit Wasser bis zur Raumtemperatur abkühlen lassen.

4. Extrusionsformung

Extrusionsformen können Polyphenylenether (PPO) in Stäbe, Rohre, Blätter und Drahtbeschichtungen verarbeiten. Der Extruder verwendet typischerweise einen belüfteten Extruder mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Schraube im Bereich von 20 bis 24 und ein Kompressionsverhältnis von 2,5 zu 3,5. Die Schraube nimmt häufig ein äquidistantes, aber ungleichmäßiges Tiefenentwurf an, wobei der Messabschnitt eine angemessene Tiefe hat. Der Extruder sollte einen langen geraden Abschnitt am Würfel haben, um die höhere Kühltemperatur des PPO -Materials während der Extrusion aufzunehmen. Während der Extrusionsformung ist die Lauftemperatur geringfügig niedriger als die beim Injektionsform verwendeten.

III. Vorteile und Anwendungen von Polyphenylenether

Polyphenylenether (PPO) ist ein technischer Kunststoff mit einer Vielzahl von Vorteilen. Die Hauptleistungsvorteile umfassen:

1. Ausgezeichnete thermische Stabilität: PPO kann seine physikalischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen mit einem weiten Bereich von Langzeitverwendungstemperaturen aufrechterhalten, im Allgemeinen zwischen -127 ° C und 120 ° C.

2. Gute elektrische Isolierung: Die PPO verfügt über herausragende Eigenschaften der elektrischen Isolierung, und seine dielektrische Leistung liegt bei den Kunststoffen an erster Stelle.

3.. Hohe mechanische Festigkeit: PPO hat eine hohe Zug- und Schlagfestigkeit, und selbst nach 200 Behandlungen in Hochdruckdampf bei 132 ° C wird es keine signifikante Änderung geben.

4. Wasser und Dampfwiderstand: Die PPO hat eine gute Toleranz gegenüber Wasser und Dampf mit einer niedrigen Wasserabsorptionsrate.

5. Gute dimensionale Stabilität: PPO zeigt eine gute dimensionale Stabilität gegenüber langfristigen Verwendung und ist nicht anfällig für Kriechen.

6. Chemische Resistenz: PPO ist gegen Korrosion durch eine Vielzahl von Chemikalien resistent, einschließlich Anorganinsäuren, Basen und bestimmter organischer Lösungsmittel.

7. Flame Retardancy: Die PPO erläutert sich selbst und gilt als flammenresistentes Material, wodurch es für Anwendungen geeignet ist, bei denen die Brandsicherheit ein Problem darstellt.

8. Verarbeitungsleistung: PPO ist einfach zu verarbeiten und kann durch Methoden wie Extrusion, Injektionsform und Kompressionsformung gebildet werden.

Die Anwendungsfelder von Polyphenylenether (PPO) sind sehr umfangreich, hauptsächlich einschließlich:

1. Elektronik und elektrische Industrie: Wird für die Herstellung von Anschlüssen, Spulenkernen, Röhrchenhöhlen, Steuerwellen, Transformatorabschirmhülsen usw. verwendet.

2. Automobilindustrie: Wird für die Herstellung von Dashboards, Stoßstangen, Kühlergrilles, Lautsprechergrilles usw. verwendet.

3. Medizinprodukte: Aufgrund der Resistenz gegen Hydrolyse, Dampf und Wärme kann PPO zur Herstellung von medizinischen Geräten und Sterilisationsgeräten verwendet werden.

4. Luft- und Raumfahrtsektor: Wird zur Herstellung leichter struktureller Komponenten und funktioneller Materialien verwendet.

5. Haushaltsgeräte: Wird für Teile von Fernsehern, Klimaanlagen, Mikrowellenöfen und anderen Haushaltsgeräten verwendet.

6. Büroausrüstung: Wird für die Gehäuse und Komponenten von Computern, Druckern, Faxgeräten und anderen Bürogeräten verwendet.

7. Industriemaschinen: Wird für Teile von Pumpen, Gebläsen, Ventilen und anderen Industriemaschinen verwendet.

8. Neuer Energiesektor: Wird als Energiespeichermaterial, Isolationsmaterial und Batteriematerial usw. verwendet.

Aufgrund seiner ausgezeichneten umfassenden Immobilien ist PPO zu einer der fünf besten Kunststoffe der allgemeinen Ingenieurwesen geworden und spielt in verschiedenen Branchen eine wichtige Rolle.

Iv. Abschluss

Zusammenfassend ist Polyphenylenoxid (PPO) ein leistungsstarker Kunststoff-Kunststoff, der für seine verschiedenen hervorragenden Eigenschaften bekannt ist, was es in vielen Branchen in hohem Maße bevorzugt. Die Anpassungsfähigkeit der PPO an verschiedene Temperaturen und Flammenhemmung machen es zu einer idealen Wahl für Anwendungen mit hohen Brandschutzanforderungen. Darüber hinaus kann PPO mit dem Red Phosphor Flame Resparedant FRP-950X des Yinsu Flame Repräsentantenunternehmens für Hüften Flammschutzmittel kombiniert werden.

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