Vistas:46 Autor:Retardante de llama Yinsu Hora de publicación: 2025-01-03 Origen:www.flameretardantys.com
Las propiedades y los parámetros de procesamiento de moldeo del éter de polifenileno (PPO)
I. Propiedades básicas del éter de polifenileno (PPO)
El éter de polifenileno (PPO), también conocido como éter de poli 2,6-dimetil-1,4-fenileno, es un plástico de ingeniería de alta resistencia que surgió en la década de 1960. Se abrevia como PPO o PPE y también se le conoce como éter de polidifenilo, óxido de polifenileno o éter de polifenileno. Es una resina termoplástica con una baja densidad de sólo 1,06g/cm³. Tiene excelentes propiedades integrales, baja absorción de humedad y rendimiento eléctrico, resistencia al vapor y estabilidad dimensional superiores. Sin embargo, tiene una mala fluidez en estado fundido, lo que dificulta su moldeo. En aplicaciones de ingeniería, se utilizan varias formas modificadas de PPO.
1. Propiedades mecánicas
El PPO exhibe excelentes propiedades mecánicas (consulte la Tabla 1-1), con una resistencia a la tracción de 80 MPa (a 23 °C), superando a los plásticos de ingeniería como el policarbonato, el poliacetal y el ABS. La resistencia y rigidez del PPO solo disminuyen lentamente al aumentar la temperatura. Después de hervirlo en agua durante 7200 horas, su resistencia a la tracción, el alargamiento y la resistencia al impacto no muestran una disminución significativa. El valor de fluencia del PPO es muy bajo, con un valor de fluencia de sólo el 0,5% después de 300 horas bajo una carga de 14 MPa a 23°C; además, el cambio en el valor de fluencia también es mínimo con el aumento de temperatura. Se puede utilizar de forma continua dentro de un rango de temperatura de -160 a -150 °C.
Las propiedades mecánicas del éter de polifenileno modificado (PPO) son similares a las del policarbonato (PC), con alta resistencia a la tracción, resistencia a la flexión y resistencia al impacto. Tiene gran rigidez, excelente resistencia a la fluencia y mantiene una alta resistencia en un amplio rango de temperaturas, con un impacto mínimo de la humedad en su resistencia al impacto. Las tablas 1-2 y 1-3 enumeran algunas de las propiedades del éter de polifenileno modificado.
2. Propiedades térmicas
El éter de polifenileno (PPO) tiene una alta resistencia al calor, con un punto de fusión superior a 300 °C, una temperatura de descomposición superior a 350 °C, una temperatura de fragilidad de -170 °C, una temperatura de resistencia al calor Martin de 160 °C, un largo plazo temperatura de uso de 120°C y una temperatura de transición vítrea de 205°C. La conductividad térmica es de 0,192 W/(m·°C) y la contracción del moldeo es de 0,7% a 0,9%. Su temperatura de deflexión térmica bajo una carga de 1,82 MPa es de 174 °C, lo que es superior a otros plásticos termoplásticos de ingeniería como el policarbonato, poliacetal, poliamida y ABS, y está cerca de los plásticos termoestables como las resinas fenólicas y de poliéster insaturado.
El rango de temperatura de fusión del PPO es amplio, alcanzando la temperatura máxima de fusión 267°C. Una vez que la masa fundida se enfría, presenta una estructura completamente amorfa. El coeficiente de expansión térmica lineal del PPO es relativamente bajo, 5,2×10^-5/°C, lo que se acerca más al coeficiente de los metales en comparación con otros plásticos. El PPO tiene una alta temperatura de deflexión del calor y sus propiedades reológicas en estado fundido son casi newtonianas, lo que significa que la viscosidad en estado fundido no disminuye con un aumento en la velocidad de corte. Esto da como resultado una alta viscosidad y una fluidez deficiente, lo que requiere temperaturas de procesamiento muy altas (315 °C), lo que puede dificultar el procesamiento o provocar un consumo excesivo de energía. El PPO tiene buenas propiedades retardantes de llama y autoextinguibles, y no sufre cambios químicos después de exponerse al aire a 150°C durante 150 horas. El PPO modificado tiene propiedades térmicas ligeramente más bajas que el PPO, pero tiene una amplia gama de temperaturas de deflexión del calor.
3. Propiedades eléctricas
El polifenilenéter (PPO) no contiene grupos altamente polares en su estructura molecular, lo que significa que no forma dipolos. Como resultado, sus propiedades eléctricas son muy estables y mantienen un rendimiento excelente en un amplio rango de temperaturas y frecuencias (consulte la Tabla 1-4). La resistividad volumétrica del PPO es tan alta como del orden de 10 ^ 15 y esencialmente no se ve afectada por la humedad. La constante dieléctrica y la tangente de pérdida dieléctrica son las más bajas entre todos los plásticos de ingeniería y apenas se ven influenciadas por la temperatura y la frecuencia. El éter de polifenileno modificado todavía posee excelentes propiedades eléctricas.
4. Resistencia química
El éter de polifenileno (PPO) exhibe una excelente resistencia al agua y generalmente no se ve afectado por productos químicos acuosos como ácidos, bases, soluciones salinas y detergentes, ya sea a temperatura ambiente o bajo calor. Sin embargo, tiene poca resistencia a los disolventes; Los hidrocarburos alifáticos halogenados y los hidrocarburos aromáticos pueden hacer que el PPO se hinche o se disuelva. Bajo tensión, no es resistente a los hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos halogenados, aceites, cetonas y ésteres, y es propenso a hincharse o agrietarse por tensión. En ácido sulfúrico concentrado a 85°C y bajo una carga de 12 MPa, puede ocurrir agrietamiento por tensión. También tiene poca resistencia a la oxidación. La resistencia química del éter de polifenileno se muestra en la Tabla 1-5.
5. Aplicaciones del polifenilenéter (PPO)
El éter de polifenileno es adecuado para aplicaciones en ambientes húmedos con cargas, donde se requiere excelente aislamiento eléctrico, propiedades mecánicas y estabilidad dimensional. En la industria mecánica y eléctrica, se puede utilizar para fabricar engranajes, cojinetes, levas, piezas para maquinaria de transporte, palas de impulsores, palas de sopladores, componentes de bombas de agua, tuberías de la industria química, válvulas y piezas de ingeniería hidráulica municipal. También puede reemplazar el acero inoxidable para la producción de diversos equipos y componentes químicos. Debido a su buena resistencia a la fluencia y a la relajación de tensiones, así como a su alta resistencia, el éter de polifenileno también es adecuado para fabricar tornillos, sujetadores y piezas de conexión. Además, sus propiedades eléctricas superiores lo hacen adecuado para su uso como núcleos de bobinado de motores, rotores, carcasas y piezas de equipos electrónicos, así como placas de circuito impreso de alta frecuencia. El éter de polifenileno de calidad eléctrica, utilizado en el rango de frecuencia ultraalta, se puede fabricar en placas de sintonización de televisión, aislamiento de microondas, núcleos de bobinas, fundas protectoras de transformadores, marcos de bobinas, asientos de tubos y componentes de sistemas de desviación de televisión. Debido a que el éter de polifenileno puede resistir la esterilización con vapor, puede reemplazar el acero inoxidable en los instrumentos quirúrgicos. Además, las películas de éter de polifenileno, debido a su alta resistencia al calor y buena resistencia mecánica, tienen amplias perspectivas de aplicación en las industrias eléctrica, mecánica, electrónica, aeroespacial y de aviación.
Actualmente, el éter de polifenileno modificado (PPO), que se utiliza ampliamente en productos comerciales, se elabora mezclándolo con poliestireno de alto impacto. El PPO modificado tiene excelentes propiedades de moldeo y procesamiento, con baja contracción por moldeo, buena estabilidad dimensional, baja absorción de agua y buena resistencia eléctrica y térmica. No se descompone fácilmente cuando se expone al agua caliente, es resistente a ácidos y bases, tiene una densidad baja y puede cumplir fácilmente con los estándares de retardo de llama UL con retardantes de llama no halógenos. Como importante plástico de ingeniería, el PPO modificado se utiliza ampliamente en diversos campos, como televisores, componentes electrónicos, automóviles, maquinaria de oficina y electrodomésticos.
II. Moldeo y procesamiento de polifenilenéter (PPO)
A diferencia de los plásticos cristalinos como POM (Polioximetileno) y PA (Poliamida), el PPO es similar al PC (Policarbonato) en términos de buena estabilidad dimensional. El PPO no sufre un proceso de cristalización durante el moldeo y la tensión interna residual puede provocar grietas por tensión, por lo que las condiciones de moldeo deben considerarse cuidadosamente.
1. Características de moldeo y procesamiento
El éter de polifenileno tiene un alto punto de fusión, alcanzando la temperatura de fusión de su porción cristalina hasta 262-267 °C. Además, su viscosidad en estado fundido es bastante alta por debajo de 300°C, lo que plantea dificultades para el moldeo y procesamiento del PPO. Tanto el PPO como el PPO modificado son fluidos no newtonianos y la viscosidad de la masa fundida depende en gran medida de la temperatura y disminuye linealmente al aumentar la temperatura. Esta característica de alta viscosidad y escasa fluidez requiere el uso de temperaturas muy altas durante el procesamiento, lo que lo hace desafiante y consume mucha energía.
La contracción de moldeo del éter de polifenileno (PPO) y el PPO modificado es muy baja y permanece esencialmente sin cambios en diversas condiciones de moldeo, lo que es muy ventajoso para la producción de piezas moldeadas de precisión y rara vez se encuentran problemas de expulsión.
El PPO tiene una baja absorción de humedad y, por lo general, el material se puede moldear sin secado previo. Sin embargo, si el proceso de granulación por fusión del material implica enfriamiento con agua, o si el material está mal empaquetado, puede absorber una pequeña cantidad de humedad del aire debido a su baja densidad y su gran superficie, especialmente en el caso de la resina PPO en polvo. que es más propenso a absorber la humedad. Si no se seca, esto puede provocar la formación de vetas plateadas y la creación de burbujas en la superficie de los productos moldeados durante el proceso de moldeo. Además, el secado también cumple una función de precalentamiento. Esto es particularmente beneficioso para el moldeado de productos de paredes delgadas y de gran superficie, ya que puede mejorar el brillo superficial de los productos terminados. El secado se puede realizar en un equipo sencillo como un horno, y para materiales con un espesor de 50 mm, generalmente es suficiente secar a unos 107°C durante unas 2 horas.
2. Moldeo por inyección
Las máquinas de inyección de tipo pistón o de tornillo pueden procesar éter de polifenileno (PPO), siendo generalmente preferidas las máquinas de inyección de tipo tornillo. Se requiere que la relación longitud-diámetro del tornillo sea superior a 15 y que la relación de compresión esté entre 1,7 y 4,0 (normalmente 2,5 a 3,5). Se recomienda cambiar gradualmente el perfil del tornillo. La boquilla debe ser del tipo directo, ya que tiene menos pérdida de presión en comparación con una boquilla de apertura y cierre automático, y es menos probable que cause retención de material. El molde debe estar equipado con un dispositivo de calentamiento y debe haber una placa aislante entre el molde y la placa de la máquina de inyección.
La temperatura de moldeo por inyección de PPO es relativamente alta y, dependiendo del tamaño y la forma del producto, la temperatura del cilindro generalmente se controla entre 280 °C y 340 °C. Cuando el volumen de inyección es del 20% al 50% de la capacidad del barril, la temperatura del barril puede llegar hasta 330°C sin causar degradación. Sin embargo, no debe exceder los 340°C, ya que temperaturas superiores a 340°C pueden provocar la degradación del material y una reducción del rendimiento; Las temperaturas inferiores a 280 °C pueden provocar una viscosidad excesiva del material, lo que dificulta el procesamiento. La temperatura de la boquilla suele ser ligeramente inferior a la temperatura de la zona de fusión del cilindro entre 10 °C y 20 °C para evitar fugas de material desde la boquilla.
La temperatura del molde debe determinarse en función de factores como el espesor del producto y la temperatura del cilindro, que generalmente oscila entre 100 °C y 150 °C. Este rango puede minimizar la tensión, lo cual es beneficioso para reducir la rugosidad de la superficie y rellenar secciones de paredes delgadas. Superar los 150°C puede provocar fácilmente burbujas y prolongar el ciclo de moldeo; Las temperaturas inferiores a 100 °C pueden provocar mayores tensiones residuales y defectos como relleno insuficiente y delaminación.
El éter de polifenileno (PPO) no debe mantenerse a altas temperaturas durante períodos prolongados. Si el material permanece en el cilindro durante más de 2 horas, puede producirse decoloración y degradación, por lo que el cilindro debe limpiarse de inmediato. El material de desecho del moldeo por inyección de PPO se puede reutilizar varias veces, normalmente hasta tres veces, sin una disminución significativa de las propiedades mecánicas. La Tabla 2-1 enumera las condiciones del proceso de moldeo por inyección para algunos grados de Noryl PPO.
3. Moldeo por compresión
El moldeo por compresión se puede utilizar para fabricar éter de polifenileno (PPO) en láminas de varios espesores mediante una prensa hidráulica. Al comprimir láminas más gruesas, es necesario procesarlas a una temperatura aproximadamente 10°C menor que la temperatura de uso durante 24 horas para eliminar la tensión interna. Durante el moldeo, es importante asegurarse de que la temperatura de desmoldeo sea lo suficientemente alta para evitar que las láminas se agrieten. Además, desmoldar inmediatamente las láminas después de sacarlas de la prensa puede hacer que se peguen al molde y un enfriamiento repentino puede provocar grietas. Por lo tanto, se debe dejar que las láminas se enfríen lentamente hasta una cierta temperatura antes de desmoldarlas.
El proceso de moldeo por compresión específico para laminados de tejido de vidrio PPO es el siguiente:
(1) Preparación del adhesivo: disuelva la resina de PPO en un solvente de benceno para crear una solución con una fracción de masa del 10 % al 18 %. Calentar y remover a 60°C hasta que la resina se disuelva por completo, dando como resultado un líquido transparente.
(2) Recubrimiento: Trate la tela de vidrio de 0,1 mm de espesor con agente de acoplamiento H151 y luego sumérjala y séquela en una máquina de recubrimiento. Las temperaturas de secado son de 100 a 110 °C para la capa superior, de 90 a 100 °C para la capa intermedia y de 70 a 80 °C para la capa inferior. La velocidad de recubrimiento es de 0,5 m/min, con un contenido de resina del 30% al 40% (fracción de masa).
(3) Moldura: corte y apile la tela recubierta hasta un espesor de aproximadamente 4 a 10 mm y forme bajo calor y presión en la prensa. Comenzar con el molde a temperatura ambiente, luego calentar a 250°C y mantener durante 5 minutos, aplicando presión a 6MPa de una sola vez; continuar calentando a 300°C y mantener durante 1 hora; luego enfriar a 180°C, y finalmente enfriar con agua a temperatura ambiente antes de desmoldar.
4. Moldeo por extrusión
El moldeo por extrusión puede procesar éter de polifenileno (PPO) para obtener varillas, tuberías, láminas y revestimientos de alambre. La extrusora normalmente utiliza una extrusora ventilada con una relación de longitud a diámetro del tornillo que generalmente oscila entre 20 y 24, y una relación de compresión de 2,5 a 3,5. El tornillo adopta a menudo un diseño de profundidad equidistante pero desigual, teniendo la sección dosificadora una profundidad adecuada. La extrusora debe tener una sección larga y recta en el troquel para adaptarse a la temperatura de enfriamiento más alta del material PPO durante la extrusión. Durante el moldeo por extrusión, la temperatura del cilindro es ligeramente más baja que la utilizada en el moldeo por inyección.
III. Ventajas y aplicaciones del éter de polifenileno.
El éter de polifenileno (PPO) es un plástico de ingeniería con una variedad de ventajas, cuyas principales ventajas de rendimiento incluyen:
1. Excelente estabilidad térmica: El PPO puede mantener sus propiedades físicas a altas temperaturas, con un amplio rango de temperaturas de uso a largo plazo, generalmente entre -127°C y 120°C.
2. Buen aislamiento eléctrico: el PPO tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y su rendimiento dieléctrico ocupa el primer lugar entre los plásticos.
3. Alta resistencia mecánica: el PPO tiene una alta resistencia a la tracción y al impacto, e incluso después de 200 tratamientos con vapor de alta presión a 132°C, no habrá cambios significativos.
4. Resistencia al agua y al vapor: el PPO tiene buena tolerancia al agua y al vapor, con una baja tasa de absorción de agua.
5. Buena estabilidad dimensional: El PPO exhibe una buena estabilidad dimensional durante el uso a largo plazo y no es propenso a deformarse.
6. Resistencia química: el PPO es resistente a la corrosión causada por una variedad de químicos, incluidos ácidos inorgánicos, bases y ciertos solventes orgánicos.
7. Retardante de llama: el PPO es autoextinguible y se considera un material resistente a las llamas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde la seguridad contra incendios es una preocupación.
8. Rendimiento del procesamiento: el PPO es fácil de procesar y se puede formar mediante métodos como extrusión, moldeo por inyección y moldeo por compresión.
Los campos de aplicación del éter de polifenileno (PPO) son muy amplios e incluyen principalmente:
1. Industria electrónica y eléctrica: se utiliza para fabricar conectores, núcleos de bobinas, casquillos de tubos, ejes de control, manguitos de blindaje de transformadores, etc.
2. Industria automotriz: Se utiliza para la fabricación de tableros de instrumentos, parachoques, rejillas de radiadores, rejillas de altavoces, etc.
3. Dispositivos médicos: debido a su resistencia a la hidrólisis, el vapor y el calor, el PPO se puede utilizar para fabricar dispositivos médicos y equipos de esterilización.
4. Sector aeroespacial: Se utiliza para la fabricación de componentes estructurales ligeros y materiales funcionales.
5. Electrodomésticos: Se utiliza para piezas de televisores, aires acondicionados, hornos microondas y otros electrodomésticos.
6. Equipo de oficina: Se utiliza para las carcasas y componentes de computadoras, impresoras, máquinas de fax y otros dispositivos de oficina.
7. Maquinaria industrial: Se utiliza para piezas de bombas, sopladores, válvulas y otra maquinaria industrial.
8. Nuevo sector energético: utilizado como materiales de almacenamiento de energía, materiales aislantes y materiales para baterías, etc.
Debido a sus excelentes propiedades integrales, el PPO se ha convertido en uno de los cinco principales plásticos de ingeniería de uso general y desempeña un papel importante en diversas industrias.
IV. Conclusión
En conclusión, el óxido de polifenileno (PPO) es un plástico de ingeniería de alto rendimiento conocido por sus excelentes propiedades, lo que lo hace muy popular en muchas industrias. La adaptabilidad del PPO a diversas temperaturas y su retardo de llama lo convierten en una opción ideal para aplicaciones con altos requisitos de seguridad contra incendios. Además de esto, PPO se puede combinar con el retardante de llama de fósforo rojo FRP-950X de YINSU Flame Retardant Company para soluciones retardantes de llama HIPS.
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