什么是改性聚苯醚（改性PPE树脂）？

1．什么是改性聚苯醚（改性PPE树脂）？

改性聚苯醚（改性PPE或m-PPE）是通过将改性聚苯醚（PPE）树脂（一种非结晶工程塑料）与各种其他树脂共混而形成的一类聚合物合金的通用名称。 PPE树脂是非结晶树脂，玻璃化转变温度在Tg=210℃左右；该树脂的主分子链由通过醚键连接的苯环组成，使得该树脂具有高度的耐水解性。 PPE树脂吸水率低，比重低至1.06，是所有通用工程塑料中相对较小的。 PPE树脂还具有所有通用工程塑料中相对较小的线性膨胀系数，确保了优异的尺寸稳定性。 PPE 树脂的其他优点包括其卓越的电性能，包括在宽频率范围内优异的介电常数和损耗角正切。 PPE树脂的另一个特点是其出色的耐酸碱性能。另一方面，纯 PPE 树脂的缺点包括熔融态粘度高（使其难以成型为所需形状）以及在芳香烃基溶剂（例如油）存在下容易降解。
改性聚苯醚又称改性聚苯醚（改性PPO或m-PPO）。但PPO是注册商标，通用名称为PPE。

PPE 树脂很少以其纯净形式使用，但经常与聚苯乙烯 (PS) 或其他树脂混合以产生各种合金材料。 PPE和PS的合金可以在PPE/PS成分比的任意值下实现完全溶解，并且可以利用这一事实来改善流动性并涵盖广泛的耐热行为，聚合物合金系统。 PPE 树脂还可以轻松与非溴化、非氯化阻燃剂混合，形成阻燃材料。此外，PPE还可以与聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚苯硫醚（PPS）等材料或SEBS等弹性体合金化，产生结合了PPE树脂上述优点和各种树脂特性的新材料。伙伴树脂。

将 PPE 树脂与其他树脂合金化以改善材料性能的过程称为改性，所得材料称为改性 PPE (m-PPE) 树脂。

2．改性聚苯醚（改性PPE）树脂生产

2-1.个人防护装备的生产

PPE 的生产始于从苯酚和甲醇合成 2,6-二甲苯酚。然后，2,6-二甲酚用作氧化聚合（氧化偶联）过程的基本成分，通过 2,6-二甲酚中的 OH 基团与 4 位点上的 H（氢）原子之间的脱水反应产生酯。 2,6-二甲苯酚中相邻的苯环。通过重复发生该反应合成PPE。

2-2.改性PPE的生产

如上所述，纯PPE树脂在熔融状态下具有较高的粘度，因此难以模制成所需的形状。为了改善其成型性能，PPE 通常与其他树脂复合以产生称为改性 PPE 树脂的合金。术语“复合”是指将基础树脂与其他物质（包括其他树脂、增强剂、用于着色的染料或颜料，或提供特定性能的各种其他类型的添加剂）混合的过程，以达到所需的性能和功能水平。改性 PPE 树脂的一个关键优势是聚合物合金种类繁多，可满足种类繁多的材料需求，这可以通过改变复合过程中添加的配合材料的类型和比例来实现。下面第 4 节“改性聚苯醚（改性 PPE）树脂的品种和应用”讨论了一些非常重要的聚合物合金类别。

3．PPE及改性PPE树脂的主要特性

• 耐热性：
纯PPE树脂的玻璃化转变点约为210°C。改性 PPE 树脂表现出一系列行为，具体取决于用于形成合金的合作材料：从热变形温度低于 100°C 的高流动性等级到热变形温度高于 200°C 的高耐热等级。
• 阻燃性：
纯PPE树脂的氧指数（燃烧所需氧气量的量度）为28，这个高值表明该材料相对容易阻燃。旭化成的改性 PPE 树脂系列包括多个具有 UL94 V-0 级别优异阻燃性的牌号。
• 低比重：
PPE树脂是一种轻质材料，其比重仅为1.06，是所有工程塑料中比重相对较低的。
• 电气绝缘：
PPE 树脂具有高体积电阻率，使这些材料成为优异的电绝缘体。 PPE 树脂出色的耐漏电起痕性和其他良好的电气性能使这些材料成为各种产品的共同选择。
• 吸水率低：
纯PPE树脂是一种低吸水性材料。改性 PPE 树脂保留了这一优势，在吸水时表现出相对较小的物理性能变化和相对较小的尺寸变化。
• 耐水解性：
改性 PPE 树脂具有优异的耐热性，其化学结构中不含酯或酰胺，也确保了优异的耐热水性和耐水解性。
• 耐酸碱：
改性PPE树脂的一个特点是耐酸碱能力强。
• 低介电常数和低介电损耗角正切：
PPE 树脂在较宽的频率范围内表现出低介电常数和低介电损耗角正切，并且这些特性在工作温度和湿度变化时基本保持不变。改性 PPE 树脂可实现低传输损耗，使这些材料成为信息和通信系统组件的常见选择。
• 低线膨胀系数：
PPE树脂具有所有工程塑料中较低的线性膨胀系数，可尽可能地减少成型过程中的收缩，并达到出色的尺寸稳定性和尺寸精度。

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4．改性聚苯醚（改性PPE）树脂的品种及应用

(1)PS合金

聚合物合金的典型例子是 PPE 和聚苯乙烯 (PS) 之间的合金。这些合金在 PPE/PS 成分比的任意值下实现完全溶解的能力可用于改善流动性并涵盖广泛的耐热行为。 PPE/PS合金通过添加非溴化、非氯化阻燃剂很容易实现阻燃，这些材料优异的电气性能使其成为电气和电子元件的常见选择。特别是，含有高比例PS与PPE的合金具有优异的流动性，可用作大型模制部件（例如电器底盘）的材料。另一方面，含有高比例 PPE 与 PS 的牌号具有出色的耐热性，可用于太阳能发电系统中的接线盒等产品。

将 PPE/PS 合金与玻璃纤维或其他填料混合可以产生具有更高强度、刚性和尺寸精度的化合物。此类填料增强牌号的常见应用包括打印机、办公用品和其他精密仪器的外壳和底盘（它们需要改性 PPE 树脂的高尺寸稳定性）以及泵、混合阀和其他供水/排水部件系统，必须耐水解。

近年来，PPE/PS 合金的应用范围已扩大到包括车载电池系统（利用这些材料的低比重、耐热性和尺寸稳定性）以及下一代通信系统（利用这些材料的低比重、耐热性和尺寸稳定性）和下一代通信系统。其低介电常数和低介电损耗角正切。展望未来，我们有充分的理由预计 PPE/PS 合金市场将持续扩张。

(2)PA合金

聚酰胺（PA）是一种工程塑料，其优异的耐热性、强度和耐油性使其成为广泛应用于汽车零部件的材料。然而，PA的高吸水性会导致材料性能和部件尺寸根据使用环境而发生显着变化，这一点在实际部署时需要仔细考虑。由于 PPE 几乎不吸水，因此与 PPE 合金化可以显着降低 PA 的吸水率，从而缓解 PA 树脂的一个主要缺点。这种可能性已被用来开发 PA 合金材料，用于形成汽车电气系统组件和相关产品。

(3)PP合金

聚丙烯 (PP) 是一种通用塑料，具有多种所需性能的相对平衡，包括低比重、耐油性、耐化学性、强度和韧性。与传统 PP 材料相比，PPE 与 PP 的合金具有更高的耐热性和尺寸精度，可用于车载电池系统等应用。

(4)超级工程塑料合金

旭化成还开发了将PPE与超级工程塑料聚苯硫醚（PPS）和聚邻苯二甲酰胺（PPA）混合而成的合金材料，这两种材料都是高耐热材料。与纯 PPS 相比，PPS/PPE 合金具有更高的尺寸稳定性和更好的翘曲行为，而与纯 PPA 相比，PPA/PPE 合金具有更低的吸水率，并减少了吸水情况下材料性能和部件尺寸的变化。

正如本概述所示，用改性 PPE 树脂制成的合金材料具有广泛的出色物理性能，并具有广泛的应用。

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5．改性聚苯醚（改性PPE）树脂的成型技术——以及需要牢记的实际注意事项

本讨论将讨论注塑成型的一般方面，这是将改性 PPE 树脂成型为产品的最常见方法。为了获得高质量的成型产品，必须适当调节熔融树脂温度，以在成型过程中产生足够的流动性，同时避免热降解。由于不同材料等级的流动性和耐热性各不相同，因此我们无法指定在所有情况下均最佳的单一通用树脂温度；我们可以说的是，如果温度太低，树脂将无法表现出足够的流动性，成型过程将无法正确进行，成型产品会产生较大的形状扭曲；而如果温度太高，树脂材料将无法正常工作。可能会降解，并可能伴有变色和/或气体排放。

水分、杂质（包括其他类型的树脂）和较长的保持时间会促进成型过程中树脂的降解。避免这些风险需要使用足够大的模具并为成型过程建立合适的条件。

出于同样的原因，需要为模具使用相对较大的流道并建立气体排放的排气路径。另请注意，模具中使用的脱模剂和润滑剂可能会导致成型体出现裂纹；为了避免这种情况，请允许足够的释放梯度并将释放剂的使用限制在尽可能小的数量。使用脱模剂时，请参阅技术手册第11节（耐化学性）。特别是对于改性PPE树脂，残留油的附着是产生裂纹的常见原因，因此在加工过程中请注意避免机械油的附着，并在选择脱模剂、喷雾剂和清洗剂时仔细考虑任何不良情况。结果。

总之，在模制改性 PPE 树脂时应遵守以下准则。

• 在适当的条件下对成型材料进行干燥处理。
• 选择适合相关注射量的模具。
• 在选定的条件下进行塑化，以避免局部高温或高剪切应力区域。
• 充分注意模具的清洁和维护；避免出现不规则高温、残留杂质的区域以及可能聚集过量材料的区域。
• 使用回收材料时，注意确保充分干燥并避免杂质污染。
• 允许足够的脱模梯度并尽量减少脱模剂的使用。

* 关于使用旭化成XYRON™系列改性 PPE 树脂的实际考虑，请参阅以下来源。

→制品设计基准
​→ 技术手册的以下部分：第 7 节（成型体的设计指南）、第 8 节（模具设计）、第 9 节（成型工艺的实际注意事项）、第 10 节（二次加工）和第 11 节（耐化学性） ）

→ CAE 分析基础系列，特别是第 4 卷：什么是注塑成型？

6．改性PPE树脂与环境可持续性

如上所述，PPE 优异的耐热性和耐水解性可使得产品使用过程中的性能下降尽可能减小，并尽可能减少浇口和流道等材料碎片重新研磨时物理性能的变化。这些特性还确保 PPE 树脂的性能通过回收和再利用相对容易保持。

一般来说，有两种提高改性 PPE 树脂可持续性的通用策略。

6-1.利用生物质生产个人防护装备

PPE 的成分是苯酚和甲醇，通常由化石燃料生产。然而，通过使用源自生物质来源的苯酚和甲醇，也可以使 PPE 符合生物质标准。
为此目的的一种常见策略是质量平衡方法。这种方法的动机是现实情况，即旨在用化石燃料制造产品的工厂无法轻松或快速地转变为用 100% 生物质成分生产产品。相反，质量平衡方法在制造过程中将传统的化石燃料成分与一定比例的生物质衍生成分混合在一起；然后，根据用于制造产品的生物质成分的比例，所得产品可以被认证为部分生物质合规。

→点击此处详细了解旭化成利用生物质生产 PPE 的努力：旭化成塑料新加坡公司获得 ISCC PLUS 认证

6-2.利用回收材料和生物质成分生产改性 PPE 合金（包括聚苯乙烯和聚酰胺）的配套树脂

PPE 常用的一些合金树脂（包括聚苯乙烯和聚酰胺）已经由生物质衍生成分或回收或再利用材料制成。将 PPE 与这些材料混合可产生改性 PPE 树脂，从而减少对环境的影响。

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专栏：改善聚合物合金混合的技术

聚合物合金是满足各种材料需求的强大工具，但并非所有材料组合都一定能够彼此很好地融合。合金成分的不完美混合可能会产生相反的效果，使材料性能恶化，特别是通过材料界面处的剥落和破裂。

如上所述，PPE 和聚苯乙烯 (PS) 的混合效果非常好，事实上，没有其他材料组合可以实现如此自然的混合。可以使用称为 sp 值的基准来评估两种材料混合的难易程度； PPE 和 PS 具有几乎相同的 sp 值，表明具有良好的共混性能。

尽管如此，那些不能很好地自然混合在一起的材料仍然可以通过添加相容剂来成功混合，相容剂是精心选择的物质，与人们希望混合的每种材料具有良好的混合性能。如图 4 所示，由于增容剂与材料 A 和材料 B 均相容，因此可以将其混合到任一材料中，以增加将两种材料混合在一起的容易程度。

在改性PPE树脂中，相容剂用于促进PA+PPE和PP+PPE合金生产中的共混。

（作者：佐藤功技术室）

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