Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Разновидности инженерных пластиков. Полифениленовый эфир. Часть 1

6 мая 2020
Разновидности инженерных пластиков. Полифениленовый эфир. Часть 1

В 1956 году Аллан С. Хей из компании General Electric открыл удобный каталитический окислительный путь к поли-2,6-диметилфениленовому эфиру или PPE. Этот аморфный полимер проявлял превосходную гидролитическую стабильность, чрезвычайно высокую температуру стеклования (+215 °C), выдающиеся электрические свойства в широком диапазоне температур, низкую плотность по сравнению с другими техническими термопластами и высокую вязкость расплава. Полимер был введен в коммерческую эксплуатацию в 1964 году под торговой маркой PPO. Вскоре стало понятно, что из-за высокой температуры стеклования, высокой вязкости расплава и возникающих в результате повышенных температур, которые требовались для обработки, было бы трудно избежать реакций окислительного разложения во время обработки в расплаве.

Коммерческим решением этой проблемы были смеси PPE с полистиролом (PS). PPE, возможно, никогда бы не достигли коммерческого успеха, если бы новая совместимость PPE со стирольными полимерами не была обнаружена на ранней стадии разработки. Эта случайная и довольно редкая смешиваемая однофазная смесь послужила основой для семейства сплавов PPE / PS, которые были коммерциализированы в 1966 году под торговой маркой Noryl. Модифицированные смолы PPE сочетают в себе лучшие свойства смол PPE и полимеров стирола. Семейство смол Noryl стало самой успешной и самой известной в мире полимерной смесью или сплавом.

Уникальная каталитическая окислительная сопряженная полимеризация с высокомолекулярными линейными ароматическими эфирами обычно проводится при комнатной температуре путем барботирования кислорода через раствор мономера 2,6-ксиленола в присутствии катализатора на основе меди. Интересной особенностью реакции окислительного сочетания является то, что она представляет собой ступенчатую конденсационную полимеризацию: окисление 2,6-ксиленола в катализаторе первого порядка, в кислороде первого порядка и в 2,6-ксиленоле нулевого порядка. Когда целевая молекулярная масса достигнута, полимеризацию прекращают, удаляя кислород. Коммерческий синтез PPE проводят при температуре от +25 до +50 °С. Однако эти полимеризации являются экзотермическими и обычно требуют охлаждения для получения продуктов с высокой молекулярной массой и селективности. Типичный катализатор состоит из соли галогенида меди и одного или нескольких аминов, таких как пиридин, дибутиламин или некоторые затрудненные диамины. Принятый механизм включает окисление, радикальное связывание, диссоциацию и енолизацию.

Разновидности инженерных пластиков. Полифениленовый эфир. Часть 1

Первоначально 2,6-ксиленол окисляется катализатором с образованием арилоксирадикалов. Затем два арилоксирадикала соединяются, образуя хиноновый эфир, который подвергается енолизации с образованием димера. Енолизация дает более стабильный олигомер с концевыми фенольными группами, который может быть окислен с образованием нового арилоксирадикала и продолжением полимеризации. Аналогичным образом димеры превращаются в тримеры и, в конечном итоге, олигомеры в олигомеры с более высокой молекулярной массой, пока не будет получен полимер с высокой молекулярной массой. Кроме того, связь может происходить между различными олигомерами. Например, два димерных радикала могут соединяться с образованием хинон-кеталя. Нестабильный хинон кеталь затем диссоциирует на тример и 2,6-диметилфенокси-радикал. Побочный продукт диссоциации, 2,6-диметилфенокси-радикал, может подвергаться дальнейшим реакциям сочетания с другими олигомерами или другим 2,6-диметилфенокси-радикалом. По этому механизму олигомеры будут подвергаться окислению, сочетанию и диссоциации с образованием олигомеров с более высокой молекулярной массой и в конечном итоге к полимеру.

Разновидности инженерных пластиков. Полифениленовый эфир. Часть 1

Основной повторяющейся единицей в высокомолекулярном полимере является 2,6- диметил-1,4-фениленовая единица. Обычно концевая концевая группа 2,6-диметилфенокси и концевая группа 3,5-диметил-4-гидроксифенильная группа присутствуют на противоположных концах полимерной цепи. Смеси PPE и стирольных смол часто называют модифицированными смолами PPE. Стирольные смолы могут варьироваться от кристаллического полистирола до ударопрочного полистирола (HIPS). Теоретически, свойства смесей должны быть аддитивными (линейное поведение) на основе поведения каждой фракции полимера. Некоторые свойства, такие как температуры стеклования и температуры теплового искажения, демонстрируют почти линейное поведение в смесях PPE / PS. Однако другие свойства, такие как модуль упругости при изгибе и прочность, предел прочности при растяжении и ударная вязкость по Изоду с надрезом, демонстрируют синергетическое поведение (положительная нелинейная комбинация), в котором свойства лучше, чем предсказанные линейным поведением. Такое поведение предполагает увеличение энергии притяжения между полимерными цепями PPE и PS. Модифицированные PPE смолы имеют тенденцию принимать лучшие свойства PPE и полистирола.

К примеру, PPE-смолы с очень высокими температурами теплового искажения (HDT) могут легко поднять HDT полистирольных полимеров до более чем +100 °C, что является значительной температурой, поскольку это позволяет использовать материал для многих применений в кипящей воде. Стироловые полимеры с простотой обработки и хорошей ударной прочностью уравновешивают огнеупорную природу смол PPE. Также смолы PPE обеспечивают огнестойкость и облегчают приготовление негалогенных огнестойких смесей. Наконец, полимеры PPE и полимеры стирола обладают отличной водостойкостью и превосходными электрическими свойствами, а кроме того, смеси ПФЭ / ПС обладают более низким удельным весом, чем многие другие технические термопласты. Модифицированные PPE смолы являются относительно устойчивыми к горению, а продуманное компаундирование может повысить их стойкость к воспламенению за счет использования небромированных, нехлорированных антипиренов, что делает их совместимыми с маркировкой ECO. Модифицированные PPE смолы особенно известны своей выдающейся гидролитической стабильностью. Они не имеют гидролизуемых связей. Их низкие показатели водопоглощения, как при комнатной температуре, так и при повышенных температурах, позволяют сохранять свойства и стабильность размеров в присутствии воды, высокой влажности и даже паровых сред. Кроме того, модифицированные PPE-смолы, как правило, не подвержены влиянию широкого спектра водных растворов, моющих средств, кислот и оснований.

Разновидности инженерных пластиков. Полифениленовый эфир. Часть 1

Модифицированные смолы PPE будут размягчаться или растворяться во многих галогенированных и ароматических углеводородах. Имеются лабораторные данные о химической стойкости пластмасс. Тем не менее, такие данные должны использоваться только в качестве инструмента скрининга. Если в ходе кратковременного теста обнаруживается, что материал является несовместимым, он обычно считается несовместимым в аналогичной среде конечного использования. Обратное, однако, не всегда верно. Благоприятные результаты в краткосрочном тестировании не являются гарантией фактической производительности в долгосрочных условиях конечного использования. Величина напряжения, обнаруженная в любой конкретной части, будет оказывать выраженное влияние на относительную химическую совместимость полимера. Приемлемая химическая совместимость полимера при применении может быть определена только путем выдержки или погружения опытных образцов и образцов с соответствующим напряжением в среду этого типа в реальных условиях эксплуатации. Комбинация различных уровней PPE / PS с другими добавками даёт смолы, охватывающие широкий спектр физических и термомеханических свойств. Общие характеристики включают высокую термостойкость, отличные электрические свойства в широком диапазоне температур и частот, низкую плотность, гидролитическую стабильность, химическую стойкость к большинству кислот, стабильность размеров, низкую усадку формы и очень низкую ползучесть при повышенных температурах.

Разновидности инженерных пластиков. Полифениленовый эфир. Часть 1

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад