Les propriétés et les paramètres de traitement de la moulure de l'éther de polyphénylène (PPO)

Les propriétés et les paramètres de traitement de la moulure de l'éther de polyphénylène (PPO)

I. Propriétés de base de l'éther de polyphénylène (PPO)

L'éther de polyphénylène (PPO), également connu sous le nom d'éther poly 2,6-diméthyl-1,4-phénylène, est un plastique d'ingénierie haute résistance qui a émergé dans les années 1960. Il est abrégé en PPO ou PPE, et est également appelé éther polydiphényle, oxyde de polyphénylène ou éther de polyphénylène. Il s'agit d'une résine thermoplastique avec une faible densité de seulement 1,06 g / cm³. Il a d'excellentes propriétés complètes, une faible absorption d'humidité et des performances électriques supérieures, une résistance à la vapeur et une stabilité dimensionnelle. Cependant, il a une mauvaise flux de fonte, ce qui rend difficile la model. Dans les applications d'ingénierie, diverses formes modifiées de PPO sont utilisées.

1. Propriétés mécaniques

Le PPO présente d'excellentes propriétés mécaniques (voir tableau 1-1), avec une résistance à la traction de 80 MPa (à 23 ° C), dépassant les plastiques d'ingénierie tels que le polycarbonate, le polyacétal et l'ABS. La résistance et la rigidité du PPO ne diminuent que lentement avec l'augmentation de la température. Après avoir été bouilli dans l'eau pendant 7200 heures, sa résistance à la traction, son allongement et sa force d'impact ne montrent aucune diminution significative. La valeur de fluage de PPO est très faible, avec une valeur de fluage de seulement 0,5% après 300 heures sous une charge de 14 MPa à 23 ° C; De plus, le changement de valeur de fluage est également minime avec l'augmentation de la température. Il peut être utilisé en continu dans une plage de température de -160 à -150 ° C.

Les propriétés mécaniques de l'éther de polyphénylène modifié (PPO) sont proches de celles du polycarbonate (PC), avec une résistance à la traction élevée, une résistance à la flexion et une résistance à l'impact. Il a une grande rigidité, une excellente résistance au fluage et maintient une forte résistance sur une large plage de températures, avec un impact minimal de l'humidité sur sa force d'impact. Les tableaux 1-2 et 1-3 répertorient certaines des propriétés de l'éther de polyphénylène modifié.

2. Propriétés thermiques

L'éther de polyphénylène (PPO) a une résistance élevée à la chaleur, avec un point de fusion supérieur à 300 ° C, une température de décomposition supérieure à 350 ° C, une température de la fragilité de -170 ° C, une température de résistance à la chaleur martin de 160 ° C, une température d'utilisation à long terme de 120 ° C et une température de transition du verre de 205 ° C. La conductivité thermique est de 0,192 W / (M · ° C) et le rétrécissement du moulage est de 0,7% à 0,9%. Sa température de déviation de la chaleur sous une charge de 1,82 MPa est de 174 ° C, ce qui est supérieur aux autres plastiques d'ingénierie thermoplastique tels que le polycarbonate, le polyacétal, le polyamide et les abdos, et est proche des plastiques thermodurcies comme les résines phénoliques et polyester non saturées.

La plage de température de fusion de PPO est large, la température de fusion maximale atteignant 267 ° C. Après le refroidissement par la fonte, il présente une structure complètement amorphe. Le coefficient d'expansion thermique linéaire de PPO est relativement faible, à 5,2 × 10 ^ -5 / ° C, qui est plus proche du coefficient des métaux par rapport aux autres plastiques. Le PPO a une température de déflexion de la chaleur élevée, et ses propriétés rhéologiques fondues sont presque newtoniennes, ce qui signifie que la viscosité de la fusion ne diminue pas avec une augmentation du taux de cisaillement. Il en résulte une viscosité élevée et une mauvaise fluidité, nécessitant des températures de traitement très élevées (315 ° C), ce qui peut rendre le traitement difficile ou entraîner une consommation d'énergie excessive. Le PPO a un bon retard de flamme et des propriétés d'auto-extinction, et il ne subit pas de changements chimiques après avoir été exposé à l'air à 150 ° C pendant 150 heures. Le PPO modifié a des propriétés thermiques légèrement inférieures à la PPO, mais elle a une large gamme de températures de déflexion de la chaleur.

3. Propriétés électriques

L'éther de polyphénylène (PPO) ne contient pas de groupes hautement polaires dans sa structure moléculaire, ce qui signifie qu'il ne forme pas de dipôles. En conséquence, ses propriétés électriques sont très stables, conservant d'excellentes performances sur une large gamme de températures et de fréquences (voir tableau 1-4). La résistivité du volume de PPO est aussi élevée que l'ordre de 10 ^ 15 et n'est essentiellement pas affectée par l'humidité. La constante diélectrique et la perte de perte diélectrique sont les plus bas parmi tous les plastiques d'ingénierie et sont à peine influencés par la température et la fréquence. L'éther de polyphénylène modifié possède toujours d'excellentes propriétés électriques.

4. Résistance chimique

L'éther de polyphénylène (PPO) présente une excellente résistance à l'eau et n'est généralement pas affecté par les produits chimiques aqueux tels que les acides, les bases, les solutions de sel et les détergents, que ce soit à température ambiante ou sous la chaleur. Cependant, il a une mauvaise résistance aux solvants; Les hydrocarbures aliphatiques halogénés et les hydrocarbures aromatiques peuvent provoquer une gonflement ou une dissolution de PPO. Sous le stress, il n'est pas résistant aux hydrocarbures aromatiques, aux hydrocarbures halogénés, aux huiles, aux cétones et aux esters, et est sujet à un gonflement ou à un stress. Dans l'acide sulfurique concentré à 85 ° C et sous une charge de 12 MPa, des fissures de contrainte peuvent se produire. Il a également une mauvaise résistance à l'oxydation. La résistance chimique de l'éther de polyphénylène est indiquée dans le tableau 1-5.

5. Applications de l'éther de polyphénylène (PPO)

L'éther de polyphénylène convient aux applications dans des environnements humides avec des charges, où une excellente isolation électrique, des propriétés mécaniques et une stabilité dimensionnelle sont nécessaires. Dans l'industrie mécanique et électrique, il peut être utilisé pour fabriquer des engrenages, des roulements, des cames, des pièces pour les machines de transport, des lames de roue, des lames de souffleur, des composants de la pompe à eau, des tuyaux de l'industrie chimique, des vannes et des pièces municipales d'ingénierie d'eau. Il peut également remplacer l'acier inoxydable pour la production de divers équipements chimiques et composants. En raison de sa bonne résistance à la relaxation de fluage et de stress, ainsi que de sa résistance élevée, l'éther de polyphénylène convient également pour faire des vis, des fixations et des pièces de connexion. De plus, ses propriétés électriques supérieures le rendent adapté à une utilisation comme noyaux d'enroulement moteur, rotors, boîtiers et pièces d'équipement électronique, ainsi que les cartes de circuits imprimées à haute fréquence. L'éther de polyphénylène de qualité électrique, utilisé dans la gamme de fréquences ultra-élevés, peut être fabriqué dans des plaques de réglage de télévision, une isolation micro-ondes, des noyaux de bobine, des manchons de blindage de transformateur, des cadres de bobine, des sièges de tube et des composants du système de déviation de la télévision. Étant donné que l'éther de polyphénylène peut résister à la stérilisation à la vapeur, il peut remplacer l'acier inoxydable dans les instruments chirurgicaux. De plus, les films d'éther de polyphénylène, en raison de leur forte résistance à la chaleur et de leur bonne résistance mécanique, ont de larges perspectives d'application dans les industries électrique, mécanique, électronique, aérospatiale et aéronautique.

Actuellement, l'éther de polyphénylène modifié (PPO) qui est largement utilisé dans les produits commerciaux est fabriqué en le mélangeant avec du polystyrène à fort impact. Le PPO modifié a d'excellentes propriétés de moulage et de traitement, avec un faible rétrécissement de moulage, une bonne stabilité dimensionnelle, une faible absorption d'eau et une bonne résistance électrique et thermique. Il ne se décompose pas facilement lorsqu'il est exposé à l'eau chaude, est résistant aux acides et aux bases, a une faible densité et peut facilement répondre aux normes de la flamme UL avec des retardateurs de flamme non halogène. En tant que plastique d'ingénierie important, le PPO modifié est largement utilisé dans divers domaines tels que les téléviseurs, les composants électroniques, les automobiles, les machines de bureau et les appareils électroménagers.

Ii Moulage et traitement de l'éther de polyphénylène (PPO)

Contrairement aux plastiques cristallins tels que POM (polyoxyméthylène) et PA (polyamide), le PPO est similaire au PC (polycarbonate) en termes de bonne stabilité dimensionnelle. Le PPO ne subit pas de processus de cristallisation pendant le moulage, et le stress interne résiduel peut entraîner des fissures de contrainte, de sorte que les conditions de moulage doivent être soigneusement prises en compte.

1. Caractéristiques de moulage et de traitement

L'éther de polyphénylène a un point de fusion élevé, avec la température de fusion de sa partie cristalline atteignant jusqu'à 262–267 ° C. De plus, sa viscosité de fusion est assez élevée en dessous de 300 ° C, ce qui pose des difficultés pour le moulage et le traitement de PPO. Le PPO et la fusion PPO modifiés sont des fluides non newtoniens, et la viscosité de la fusion dépend fortement de la température, diminuant linéairement avec l'augmentation de la température. Cette caractéristique d'une viscosité élevée et d'une mauvaise fluidité nécessite l'utilisation de températures très élevées pendant le traitement, le rendant difficile et à forte intensité d'énergie.

Le rétrécissement du moulage de l'éther de polyphénylène (PPO) et du PPO modifié est très faible, et il reste essentiellement inchangé dans diverses conditions de moulage, ce qui est très avantageux pour la production de pièces moulées de précision, et les problèmes d'éjection sont rarement rencontrés.

Le PPO a une faible absorption d'humidité et le matériau peut généralement être moulé sans séchage préalable. Cependant, si le processus de granulation fondu du matériau implique le refroidissement de l'eau, ou si le matériau est mal emballé, il peut adsorber une petite quantité d'humidité de l'air en raison de sa faible densité et de sa grande surface, en particulier dans le cas de la résine PPO en poudre, qui est plus sujet à l'absorption d'humidité. S'il n'est pas séché, cela peut conduire à la formation de stries d'argent et à la création de bulles à la surface des produits moulés pendant le processus de moulage. De plus, le séchage sert également une fonction de préchauffage. Ceci est particulièrement bénéfique pour la moulure des produits à grande surface à grande surface, car il peut améliorer le brillant de surface des produits finis. Le séchage peut être fait dans un équipement simple comme un four et pour les matériaux d'une épaisseur de 50 mm, il est généralement suffisant pour sécher à environ 107 ° C pendant environ 2 heures.

2. Moulage d'injection

Les machines d'injection de type piston ou de type vis peuvent traiter l'éther de polyphénylène (PPO), avec des machines d'injection de type vis étant généralement préférées. Il est nécessaire que le rapport longueur / diamètre de la vis soit supérieur à 15 et que le rapport de compression soit comprise entre 1,7 et 4,0 (généralement 2,5 à 3,5). Un profil de vis à changement progressivement est recommandé. La buse doit être du type droit, car elle a moins de perte de pression par rapport à une buse d'ouverture et de fermeture automatique, et est moins susceptible de provoquer une rétention des matériaux. Le moule doit être équipé d'un dispositif de chauffage, et il devrait y avoir une planche isolante entre le moule et la plaque de machine d'injection.

La température de moulage par injection pour PPO est relativement élevée et, selon la taille et la forme du produit, la température du canon est généralement contrôlée entre 280 ° C et 340 ° C. Lorsque le volume d'injection est de 20% à 50% de la capacité du canon, la température du canon peut atteindre 330 ° C sans provoquer de dégradation. Cependant, il ne devrait pas dépasser 340 ° C, car les températures supérieures à 340 ° C peuvent entraîner une dégradation du matériau et une réduction des performances; Les températures inférieures à 280 ° C peuvent entraîner une viscosité excessive du matériau, ce qui rend difficile le traitement. La température de la buse est généralement légèrement inférieure à la température de la zone de fusion du canon de 10 ° C à 20 ° C pour éviter les fuites de matériau de la buse.

La température du moule doit être déterminée en fonction de facteurs tels que l'épaisseur du produit et la température du canon, allant généralement de 100 ° C à 150 ° C. Cette plage peut minimiser la contrainte, ce qui est bénéfique pour réduire la rugosité de la surface et remplir des sections à parois minces. Le dépassement de 150 ° C peut facilement provoquer des bulles et prolonger le cycle de moulage; Les températures inférieures à 100 ° C peuvent entraîner une stress résiduel plus élevé et des défauts tels que le sous-remplissage et la délamination.

L'éther de polyphénylène (PPO) ne doit pas être maintenu à des températures élevées pendant des périodes prolongées. Si le matériau reste dans le baril pendant plus de 2 heures, la décoloration et la dégradation peuvent se produire et le baril doit être nettoyé rapidement. Les déchets du moulage par injection PPO peuvent être réutilisés plusieurs fois, généralement jusqu'à trois fois, sans diminution significative des propriétés mécaniques. Le tableau 2-1 répertorie les conditions de processus de moulage par injection pour certaines grades de Noryl PPO.

3. Moulage de compression

Le moulage de compression peut être utilisé pour fabriquer un éther de polyphénylène (PPO) en feuilles de diverses épaisseurs à l'aide d'une presse hydraulique. Lors de la compression des feuilles plus épaisses, il est nécessaire de les traiter à une température d'environ 10 ° C inférieure à la température d'utilisation pendant 24 heures pour éliminer la contrainte interne. Pendant le moulage, il est important de s'assurer que la température démollante est suffisamment élevée pour empêcher les feuilles de se fissurer. De plus, la démolition immédiate des feuilles après leur libération de la presse peut les amener à coller au moule, et le refroidissement soudain peut entraîner des fissures. Par conséquent, les feuilles doivent être laissées se refroidir lentement à une certaine température avant de démouler.

Le processus de moulage de compression spécifique pour les stratifiés en tissu en verre PPO est le suivant:

(1) Préparation adhésive: dissoudre la résine PPO dans un solvant de benzène pour créer une solution avec une fraction de masse de 10% à 18%. Chauffer et remuer à 60 ° C jusqu'à ce que la résine soit complètement dissoute, ce qui entraîne un liquide transparent.

(2) revêtement: Traitez le tissu en verre de 0,1 mm d'épaisseur avec un agent de couplage H151, puis immergez-le et séchez-le dans une machine à revêtement. Les températures de séchage sont de 100–110 ° C pour la couche supérieure, 90–100 ° C pour la couche moyenne et 70–80 ° C pour la couche inférieure. La vitesse de revêtement est de 0,5 m / min, avec une teneur en résine de 30% à 40% (fraction de masse).

(3) Moulage: coupez et empilez le tissu enduit à une épaisseur d'environ 4 à 10 mm et former sous la chaleur et la pression dans la presse. Commencez avec le moule à température ambiante, puis chauffez à 250 ° C et maintenez-le pendant 5 minutes, en appliquant une pression sur 6MPA en une seule fois; continuer à chauffer à 300 ° C et maintenir 1 heure; Ensuite, refroidissez à 180 ° C, et enfin, refroidir avec de l'eau à température ambiante avant de démouler.

4. Moulage d'extrusion

Le moulage d'extrusion peut traiter l'éther de polyphénylène (PPO) en tiges, tuyaux, feuilles et revêtements métalliques. L'extrudeuse utilise généralement une extrudeuse ventilée avec un rapport longueur / diamètre de la vis allant généralement de 20 à 24, et un rapport de compression de 2,5 à 3,5. La vis adopte souvent une conception de profondeur équidistante mais inégale, la section de mesure ayant une profondeur appropriée. L'extrudeuse doit avoir une longue section droite à la filière pour accueillir la température de refroidissement plus élevée du matériau PPO pendant l'extrusion. Pendant le moulage par extrusion, la température du canon est légèrement inférieure à celle utilisée dans le moulage par injection.

Iii. Avantages et applications de l'éther de polyphénylène

L'éther de polyphénylène (PPO) est un plastique d'ingénierie avec une variété d'avantages, dont les principaux avantages de performance comprennent:

1. Excellente stabilité thermique: PPO peut maintenir ses propriétés physiques à des températures élevées, avec une large gamme de températures d'utilisation à long terme, généralement entre -127 ° C et 120 ° C.

2. Bonne isolation électrique: PPO possède des propriétés d'isolation électrique exceptionnelles et ses performances diélectriques se classent en premier parmi les plastiques.

3. Résistance mécanique élevée: le PPO a une résistance à la traction et à l'impact élevée, et même après 200 traitements dans une vapeur à haute pression à 132 ° C, il n'y aura pas de changement significatif.

4. Résistance à l'eau et à la vapeur: le PPO a une bonne tolérance à l'eau et à la vapeur, avec un faible taux d'absorption d'eau.

5. Bonne stabilité dimensionnelle: le PPO présente une bonne stabilité dimensionnelle sur une utilisation à long terme et n'est pas sujette à ramper.

6. Résistance chimique: le PPO est résistant à la corrosion par une variété de produits chimiques, y compris les acides inorganiques, les bases et certains solvants organiques.

7. Moteur des flammes: PPO est auto-extincteur et est considéré comme un matériau résistant aux flammes, ce qui le rend adapté aux applications où la sécurité incendie est une préoccupation.

8. Performance de traitement: le PPO est facile à traiter et peut être formé par des méthodes telles que l'extrusion, le moulage par injection et le moulage par compression.

Les champs d'application de l'éther de polyphénylène (PPO) sont très étendus, y compris principalement:

1. Électronique et industrie électrique: Utilisé pour la fabrication de connecteurs, noyaux de bobine, douilles de tube, arbres de commande, manches de blindage de transformateur, etc.

2. Industrie automobile: Utilisé pour la fabrication de tableaux de bord, de pare-chocs, de grilles de radiateur, de grilles d'enceintes, etc.

3. Dispositifs médicaux: En raison de sa résistance à l'hydrolyse, à la vapeur et à la chaleur, PPO peut être utilisé pour fabriquer des dispositifs médicaux et des équipements de stérilisation.

4. Secteur aérospatial: Utilisé pour la fabrication de composants structurels légers et de matériaux fonctionnels.

5. Appareils domestiques: utilisés pour certaines parties de téléviseurs, climatiseurs, fours à micro-ondes et autres appareils ménagers.

6. Équipement de bureau: utilisé pour les enveloppes et les composants des ordinateurs, des imprimantes, des télécopies et d'autres appareils de bureau.

7. Machines industrielles: utilisées pour des parties de pompes, soufflantes, vannes et autres machines industrielles.

8. Nouveau secteur d'énergie: utilisé comme matériaux de stockage d'énergie, matériaux d'isolation et matériaux de la batterie, etc.

En raison de ses excellentes propriétés complètes, PPO est devenu l'un des cinq principaux plastiques d'ingénierie à usage général et joue un rôle important dans diverses industries.

Iv. Conclusion

En conclusion, l'oxyde de polyphénylène (PPO) est un plastique d'ingénierie haute performance connu pour ses diverses excellentes propriétés, ce qui le rend très favorisé dans de nombreuses industries. L'adaptabilité de PPO à diverses températures et retards de flamme en fait un choix idéal pour les applications avec des exigences élevées de sécurité incendie. En plus de cela, le PPO peut être combiné avec le FRP-950X du FLAT-950X du phosphore Red Phosphore de Yinsu Flame Company pour les solutions issues de la flamme des hanches.

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