--PPO（又叫PPE）是一種有前景的高性能熱塑性新型塑料，但只有通過與通用樹脂混合才能變得有用。
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正如我在上一篇文章中討論的那樣，到1960年，工程熱塑性塑料聚苯醚（PPO）已成為商業現實。從理論上講，這種聚合物是一項了不起的成就，其熱性能和機械性能在當時無定形聚合物家族中是無與倫比的。這種材料與20年后才出現的高性能聚合物（如聚醚砜和聚醚酰亞胺）相比毫不遜色。但加工挑戰和模塑零件中的高內應力嚴重阻礙了該材料的商業化。突破性的進展來自GE塑料公司紐約州塞爾柯克工廠的一名員工的偶然發現。我記得在20世紀90年代初的一次電話交談中，公司有人向我透露了這個人的名字，但我只記得一個名字——Leon，而我在行業歷史檔案中尋找這個人的努力一直沒有成功。
這一突破是觀察到在用高抗沖聚苯乙烯（HIPS）清洗機器時，HIPS和PPO的熔融混合物似乎是可混溶的。進一步的研究證實了這一點，并在短時間內，通過改變兩種聚合物的比例，開發出了一整套產品線。高耐熱、高性能的等級強調PPO成分，而性能較低的等級則使用更高比例的HIPS。所有這些等級都表現出單一玻璃化轉變溫度，這是可混溶共混物的特征。1966年，GE的Noryl產品線商業化（現為SABIC的產品）。
沒有任何一種Noryl等級能與純PPO的性能相媲美。隨著HIPS添加到基礎聚合物中，機械性能和熱性能會降低，即使是最高性能的等級也遠未達到理論上的水平。但這些材料是可模塑的。任何在早期加工過這些材料的人都會通過觀察高等級產品所需的熔融溫度、模具溫度和注射壓力的增加，體會到純PPO的加工難度有多大。HIPS中的丁二烯橡膠還提高了抗沖擊性，并且可以通過加入額外的橡膠進一步增強。
這些共混物的極性非常低；平衡水分含量通常在0.05-0.07%之間，即使在飽和狀態下，材料也只吸收0.2-0.25%的水分。這種低極性提供了優異的電絕緣性能，以及在干燥和潮濕環境中的良好尺寸穩定性。這些材料還表現出優異的耐水解性，這種水解性可能由同時暴露在高溫和高濕度環境中引起。與聚碳酸酯不同（聚碳酸酯在熔融加工和最終使用過程中都可能因水解而降解），PPO/HIPS共混物不存在這些問題。PPO主鏈的高度芳香性使得阻燃材料的制備非常可行，并且該材料還接受玻璃纖維和滑石粉等填料。此外，這些材料在通常歸類為工程聚合物的產品中密度最低。后來的研發還創造了PPO與尼龍66、聚丙烯和一些熱塑性彈性體的合金。
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諷刺的是，Noryl材料含有HIPS這一事實在商業化初期的幾年里是一個令人尷尬的問題。關于這些材料的營銷和技術信息將其稱為PPO共混物，而關于共混物中其他成分的詢問通常不會得到回答。如果信息被分享，也只是口頭上的，并伴隨著“另一種材料是通用樹脂”的尷尬承認。原因很簡單：GE塑料公司塑造了一個工程聚合物供應商的形象。其產品目錄包括聚碳酸酯、酚醛樹脂和PBT聚酯，而承認這種材料家族含有HIPS與高性能的形象不符。
如今，這不再是一個需要隱瞞的秘密，該材料家族已在行業中確立了其重要性，其他制造商也推出了競爭產品。但化合物中丁二烯橡膠的存在有助于解釋GE塑料公司的技術代表總是警告加工者注意的一個奇怪現象。他們稱之為“過度干燥”。我們總是被警告不要“過度干燥”這些材料，因為這樣做會增加其熔融粘度，使得生產零件變得困難或不可能，尤其是當零件包含薄壁部分時。我們還被告知這一過程是不可逆的。我曾多次在模塑帶有密封表面的零件時目睹這種情況，這些密封表面依賴于模具中薄壁特征的精確復制。
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不幸的是，技術人員從未正確解釋問題的真正本質。這些材料粘度的增加與低水分含量無關。事實上，即使是未干燥的PPO/HIPS共混物，其水分含量也很少超過0.07%，只需干燥至約0.04%即可進行令人滿意的加工。與聚碳酸酯或聚酯不同，如果材料未經適當干燥就進行加工，最嚴重的后果是一種稱為“噴射”或“銀紋”的外觀缺陷。因此，PPO/HIPS合金的干燥是一項簡單且低風險的任務。我記得曾看到一輛滿載Noryl的卡車在暴雨中從拖車上卸貨。拖車頂部的泄漏讓雨水浸濕了幾箱材料。但一旦放入干燥機，這些箱子中的材料在45分鐘內就能達到足夠低的水分含量以進行加工。
那么，經過強力干燥的PPO/HIPS材料粘度增加的原因是什么呢？這與化合物中的丁二烯橡膠有關。丁二烯橡膠含有化學中稱為不飽和位點的結構：分子每個重復單元中的四個碳原子中有兩個通過雙鍵連接。這導致了鏈之間輕微交聯的可能性，從而不可逆地增加了熔融粘度。但這與材料的水分含量無關。如果是水分含量的問題，這種影響將是可逆的。干燥的聚合物會重新吸收水分。但橡膠的交聯是不可逆的。
遺憾的是，GE的技術服務人員無法坦率地告訴我們這些負責生產優質零件的人。更遺憾的是，盡管我們50多年來一直知道水分含量在0.04-0.05%的材料可以模塑出優質零件，但目前發布的數據表規定水分含量為0.02%。此外，推薦的干燥溫度遠高于有效去除這些材料中少量水分所需的溫度，從而助長了導致加工問題的條件。
在下一篇文章中，我們將討論一種非常通用的熱固性彈性體，它正在復興，尤其是在醫療器械和電子領域，但它已經存在了近80年。
（作者：Mike Sepe，發表于2022年10月的塑料雜志《PT Plastics》）
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