什麼是改質聚苯醚（改質PPE樹脂）？

1．什麼是改質聚苯醚（改質PPE樹脂）？

改性聚苯醚（改性PPE或m-PPE）是將改質聚苯醚（PPE）樹脂（一種非結晶工程塑膠）與各種其他樹脂共混而形成的一類聚合物合金的通用名稱。 PPE樹脂為非結晶樹脂，玻璃化轉變溫度在Tg=210℃左右；此樹脂的主分子鏈由透過醚鍵連接的苯環組成，使得該樹脂具有高度的耐水解性。 PPE樹脂吸水率低，比重低至1.06，是所有通用工程塑膠中最小的。 PPE樹脂還具有所有通用工程塑膠中最小的線性膨脹係數，確保了優異的尺寸穩定性。 PPE 樹脂的其他優點包括其卓越的電氣性能，包括在寬頻率範圍內優異的介電常數和損耗角正切。 PPE樹脂的另一個特點是其優異的耐酸鹼性能。另一方面，純 PPE 樹脂的缺點包括熔融態黏度高（使其難以成型為所需形狀）以及在芳香烴基溶劑（例如油）存在下容易降解。
改質聚苯醚又稱改質聚苯醚（改性PPO或m-PPO）。但PPO是註冊商標，通用名稱為PPE。

PPE 樹脂很少以其純淨形式使用，但經常與聚苯乙烯 (PS) 或其他樹脂混合以產生各種合金材料。 PPE和PS的合金可以在PPE/PS成分比的任意值下實現完全溶解，並且可以利用這一事實來改善流動性並涵蓋廣泛的耐熱行為，使PPE/PS成為最重要的合金之一聚合物合金系統。 PPE 樹脂還可以輕鬆與非溴化、非氯化阻燃劑混合，形成阻燃材料。此外，PPE還可與聚醯胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚苯硫醚（PPS）等材料或SEBS等彈性體合金化，產生結合了PPE樹脂上述優點和各種樹脂特性的新材料。夥伴樹脂。

將 PPE 樹脂與其他樹脂合金化以改善材料性能的過程稱為改性，所得材料稱為改性 PPE (m-PPE) 樹脂。

2．改性聚苯醚（改性PPE）樹脂生產

2-1.個人防護裝備的生產

PPE 的生產始於從苯酚和甲醇合成 2,6-二甲苯酚。然後，2,6-二甲酚用作氧化聚合（氧化偶聯）過程的基本成分，透過2,6-二甲酚中的OH 基團與4 位點上的H（氫）原子之間的脫水反應產生酯。2,6-二甲苯酚中相鄰的苯環。透過重複發生此反應合成PPE。

2-2.改性PPE的生產

如上所述，純PPE樹脂在熔融狀態下具有極高的黏度，因此難以模製成所需的形狀。為了改善其成型性能，PPE 通常與其他樹脂複合以產生稱為改性 PPE 樹脂的合金。術語「複合」是指將基礎樹脂與其他物質（包括其他樹脂、增強劑、用於著色的染料或顏料，或提供特定性能的各種其他類型的添加劑）混合的過程，以達到所需的性能和功能水平。改質 PPE 樹脂的一個關鍵優勢是聚合物合金種類繁多，可滿足種類繁多的材料需求，這可以透過改變複合過程中添加的配合材料的類型和比例來實現。以下第 4 節「改性聚苯醚（改性 PPE）樹脂的品種和應用」討論了一些最重要的聚合物合金類別。

3．PPE及改質PPE樹脂的主要特性

• 耐熱性：
純PPE樹脂的玻璃化轉變點約為210°C。改質 PPE 樹脂表現出一系列行為，取決於用於形成合金的合作材料：從熱變形溫度低於 100°C 的高流動性等級到熱變形溫度高於 200°C 的高耐熱等級。
• 阻燃性：
純PPE樹脂的氧指數（燃燒所需氧氣量的量度）為28，這個高值表示該材料相對容易阻燃。旭化成的改質 PPE 樹脂系列包括多個具有 UL94 V-0 等級優異阻燃性的牌號。
• 低比重：
PPE樹脂是一種輕質材料，其比重僅1.06，是所有工程塑膠中比重最低的。
• 電氣絕緣：
PPE 樹脂具有高體積電阻率，使這些材料成為優異的電絕緣體。 PPE 樹脂優異的耐漏電起痕性和其他良好的電氣性能使這些材料成為各種產品的共同選擇。
• 吸水率低：
純PPE樹脂是一種低吸水性材料。改質 PPE 樹脂保留了這一優勢，在吸水時表現出最小的物理性能變化和最小的尺寸變化。
• 耐水解性：
改質 PPE 樹脂具有優異的耐熱性，其化學結構中不含酯或醯胺，也確保了優異的耐熱水性和耐水解性。
• 耐酸鹼：
改性PPE樹脂的一個特點是耐酸鹼能力強。
• 低介電常數和低介電損耗角正切：
PPE 樹脂在較寬的頻率範圍內表現出低介電常數和低介電損耗角正切，並且這些特性在工作溫度和濕度變化時基本上保持不變。改質 PPE 樹脂可實現低傳輸損耗，使這些材料成為資訊和通訊系統組件的常見選擇。
• 低線膨脹係數：
PPE樹脂具有所有工程塑膠中最低的線性膨脹係數，可最大限度地減少成型過程中的收縮，並確保出色的尺寸穩定性和尺寸精度。

→按此處了解旭化成XYRON™系列改質 PPE 樹脂的概述

4．改質聚苯醚（改質PPE）樹脂的品種及應用

(1)PS合金

聚合物合金的典型例子是 PPE 和聚苯乙烯 (PS) 之間的合金。這些合金在 PPE/PS 成分比的任意值下實現完全溶解的能力可用於改善流動性並涵蓋廣泛的耐熱行為。 PPE/PS合金透過添加非溴化、非氯化阻燃劑容易實現阻燃，這些材料優異的電氣性能使其成為電氣和電子元件的常見選擇。特別是，含有高比例PS與PPE的合金具有優異的流動性，可用作大型模製部件（例如電器底盤）的材料。另一方面，含有高比例 PPE 與 PS 的牌號具有優異的耐熱性，可用於太陽能發電系統中的接線盒等產品。

將 PPE/PS 合金與玻璃纖維或其他填料混合可產生具有更高強度、剛性和尺寸精度的化合物。此類填料增強牌號的常見應用包括印表機、辦公用品和其他精密儀器的外殼和底盤（它們需要改質 PPE 樹脂的高尺寸穩定性）以及泵浦、混合閥和其他供水/排水零件系統，必須耐水解。

近年來，PPE/PS 合金的應用範圍已擴大到包括車載電池系統（利用這些材料的低比重、耐熱性和尺寸穩定性）以及下一代通訊系統（利用這些材料的低比重、耐熱性和尺寸穩定性）和下一代通訊系統。其低介電常數和低介電損耗角正切。展望未來，我們有充分的理由預期 PPE/PS 合金市場將持續擴張。

(2)PA合金

聚醯胺（PA）是一種工程塑料，其優異的耐熱性、強度和耐油性使其成為廣泛應用於汽車零件的材料。然而，PA的高吸水性會導致材料性能和零件尺寸根據使用環境而發生顯著變化，這一點在實際部署時需要仔細考慮。由於 PPE 幾乎不吸水，因此與 PPE 合金化可以顯著降低 PA 的吸水率，從而緩解 PA 樹脂的一個主要缺點。這種可能性已被用來開發 PA 合金材料，用於形成汽車電氣系統組件和相關產品。

(3)PP合金

聚丙烯 (PP) 是一種通用塑料，具有多種所需性能的完美平衡，包括低比重、耐油性、耐化學性、強度和韌性。與傳統 PP 材料相比，PPE 與 PP 的合金具有更高的耐熱性和尺寸精度，可用於車載電池系統等應用。

(4)超工程塑膠合金

旭化成也開發了將PPE與超級工程塑膠聚苯硫醚（PPS）和聚鄰苯二甲醯胺（PPA）混合而成的合金材料，這兩種材料都是高耐熱材料。與純PPS 相比，PPS/PPE 合金具有更高的尺寸穩定性和更好的翹曲行為，而與純PPA 相比，PPA/PPE 合金具有更低的吸水率，並減少了吸水材料性能和部件尺寸的變化。

如本概述所示，用改性 PPE 樹脂製成的合金材料具有廣泛的出色物理性能，並具有廣泛的應用。

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→按此處了解有關旭化成XYRON™改性 PPE 樹脂的常見應用和推薦用途的更多信息

5．改性聚苯醚（改質PPE）樹脂的成型技術－以及需要牢記的實際注意事項

本討論將討論注塑成型的一般方面，這是將改性 PPE 樹脂成型為產品的最常見方法。為了獲得高品質的成型產品，必須適當調節熔融樹脂溫度，以在成型過程中產生足夠的流動性，同時避免熱降解。由於不同材料等級的流動性和耐熱性各不相同，因此我們無法指定在所有情況下均最佳的單一通用樹脂溫度；我們可以說的是，如果溫度太低，樹脂將無法表現出足夠的流動性，成型過程將無法正確進行，成型產品會產生較大的形狀扭曲；而如果溫度太高，樹脂材料將無法正常工作。可能會降解，並可能伴隨變色和/或氣體排放。

水分、雜質（包括其他類型的樹脂）和較長的保持時間會促進成型過程中樹脂的降解。避免這些風險需要使用足夠大的模具並為成型過程建立合適的條件。

基於同樣的原因，需要為模具使用相對較大的流道並建立氣體排放的排氣路徑。另請注意，模具中使用的脫模劑和潤滑劑可能會導致成型體出現裂縫；為了避免這種情況，請允許足夠的釋放梯度並將釋放劑的使用限制在盡可能小的數量。使用脫模劑時，請參閱技術手冊第11節（耐化學性）。特別是對於改性PPE樹脂，殘留油的附著是產生裂縫的常見原因，因此在加工過程中請注意避免機械油的附著，並在選擇脫模劑、噴霧劑和清潔劑時仔細考慮任何不良情況。結果。

總之，在模製改質 PPE 樹脂時應遵守以下準則。

• 在適當的條件下對成型材料進行乾燥處理。
• 選擇適合相關注射量的模具。
• 在選定的條件下進行塑化，以避免局部高溫或高剪切應力區域。
• 充分注意模具的清潔與維護；避免出現不規則高溫、殘留雜質的區域以及可能聚集過量材料的區域。
• 使用回收材料時，請注意確保充分乾燥並避免雜質污染。
• 允許足夠的脫模梯度並儘量減少脫模劑的使用。

* 請參閱以下資料，以了解有關使用旭化成XYRON™系列改質 PPE 樹脂的實際注意事項。

→製品設計基準
​→ 技術手冊的以下部分：第7 節（成型體的設計指南）、第8 節（模具設計）、第9 節（成型製程的實際注意事項）、第10 節（二次加工）和第11 節（耐化學性） ）

→ CAE 分析基礎系列，特別是第 4 卷：什麼是注塑成型？

6．改性PPE樹脂與環境永續性

如上所述，PPE 優異的耐熱性和耐水解性可確保產品使用過程中的性能下降最小化，以及澆道和流道等材料碎片重新研磨時物理性能的變化最小化。這些特性也確保 PPE 樹脂的性能透過回收和再利用相對容易保持。

一般來說，有兩種提高改質 PPE 樹脂可持續性的通用策略。

6-1.利用生物質生產個人防護裝備

PPE 的成分是苯酚和甲醇，通常由化石燃料生產。然而，透過使用源自生物質來源的苯酚和甲醇，也可以使 PPE 符合生物質標準。
為此目的的常見策略是質量平衡方法。這種方法的動機是現實情況，即旨在用化石燃料製造產品的工廠無法輕鬆或快速地轉變為以 100% 生物質成分生產產品。相反，質量平衡方法在製造過程中將傳統的化石燃料成分與一定比例的生物質衍生成分混合在一起；然後，根據用於製造產品的生物質成分的比例，所得產品可以被認證為部分生物質合規性。

→按此處了解有關旭化成利用生物質生產 PPE 的更多資訊：旭化成塑膠新加坡公司獲得 ISCC PLUS 認證

6-2.利用回收材料和生物質成分生產改質 PPE 合金（包括聚苯乙烯和聚醯胺）的配套樹脂

PPE 常用的一些合金樹脂（包括聚苯乙烯和聚醯胺）已經由生物質衍生成分或回收或再利用材料製成。將 PPE 與這些材料混合可產生改質 PPE 樹脂，從而減少對環境的影響。

→按此處了解有關旭化成XYRON™改性 PPE 樹脂回收等級的更多信息

專欄：改善聚合物合金混合的技術

聚合物合金是滿足各種材料需求的強大工具，但並非所有材料組合都一定能彼此很好地融合。合金成分的不完美混合可能會產生相反的效果，使材料性能惡化，特別是透過材料界面處的剝落和破裂。

如上所述，PPE 和聚苯乙烯 (PS) 的混合效果非常好，事實上，沒有其他材料組合可以實現如此自然的混合。可以使用稱為 sp 值的基準來評估兩種材料混合的難易程度； PPE 和 PS 具有幾乎相同的 sp 值，表示具有良好的共混性能。

儘管如此，那些無法很好地自然混合在一起的材料仍然可以通過添加相容劑來成功混合，相容劑是精心選擇的物質，與人們希望混合的每種材料具有良好的混合性能。如圖 4 所示，由於增容劑與材料 A 和材料 B 均相容，因此可以將其混合到任一材料中，以增加將兩種材料混合在一起的容易程度。

在改質PPE樹脂中，相容劑用於促進PA+PPE和PP+PPE合金生產中的共混。

（作者：佐藤功技術室）

旭化成致力於提供成熟的工程塑膠產品系列，並利用我們獨特的技術專長來提升產品性能。請聯絡我們提出任何問題、討論任何疑慮並索取樣品。