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聚苯醚是本世紀(jì)60年代發(fā)展起來的高強(qiáng)度工程塑料,化學(xué)名稱為聚2,6-二甲基-1,4-苯醚,簡稱PPO(Polyphenylene Oxide)或PPE(Polypheylene ether),又稱為聚亞苯基氧化物或聚苯撐醚。
1、為白色顆粒。綜合性能良好,可在120度蒸汽中使用,電絕緣性好,吸水小,但有應(yīng)力開裂傾向。改性聚苯醚可消除應(yīng)力開裂。
2、有突出的電絕緣性和耐水性優(yōu)異,有較好的耐磨性和電性能,尺寸穩(wěn)定性好。其介電性能居塑料的首位。
3、MPPO為PPO與HIPS共混制得的改性材料,市面上的材料均為此種材料。
4、有較高的耐熱性,玻璃化溫度211度,熔點268度,加熱至330度有分解傾向,PPO的含量越高其耐熱性越好,熱變形溫度可達(dá)190度。
5、阻燃性良好,具有自息性,與HIPS混合后具有中等可燃性。質(zhì)輕,無毒可用于食品和藥物行業(yè)。耐光性差,長時間在陽光下使用會變色。
6、可以與ABS,HDPE,PPS,PA,HIPS、玻璃纖維等進(jìn)行共混改性處理。PPO塑膠原料特性
A、PPO塑膠原料無毒、透明、相對密度小,具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐應(yīng)力松弛、耐蠕變性、耐熱性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸穩(wěn)定性。
B、在很寬溫度、頻變范圍內(nèi)電性能好,不水解、 型收縮率小,難燃有自熄性,耐無機(jī)酸、堿、耐芳香烴、鹵代烴、油類等性能差,易溶脹或應(yīng)力開裂。
C、它具有剛性大、耐熱性高、難燃、強(qiáng)度較高電性能優(yōu)良等優(yōu)點。D、聚本醚還具有耐磨、無毒、耐污染等優(yōu)點。
E、PPO塑膠原料的介電常數(shù)和介電損耗在工程塑料中是最小的品種之一,幾乎不受溫度、濕度的影響,可用于低、中、高頻電場領(lǐng)域。
F、PPO的負(fù)荷變形溫度可達(dá)190℃以上,脆化溫度為-170℃。 G、主要缺點是熔融流動性差,加工成型困難。
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PPO無毒、透明、相對密度小,具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐應(yīng)力松弛、抗蠕變性、耐熱性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸穩(wěn)定性。在很寬溫度、頻率范圍內(nèi)電性能好,主要缺點是熔融流動性差,加工成型困難,實際應(yīng)用大部分為MPPO(PPO共混物或合金),如用PS改性PPO,可大大改善加工性能,改進(jìn)耐應(yīng)力開裂性和沖擊性能,降低成本,只是耐熱性和光澤略有降低。改性聚合物有PS(包括HIPS)、PA、PTFE、PBT、PPS和各種彈性體,聚硅氧烷,PS改性PPO歷史長,產(chǎn)品量大,MPPO是用量的通用工程塑料合金品種。比較大的MPPO品種有PPO/PS、PPO/PA/彈性體和PPO/PBT/彈性體合金。PPO和MPPO可以采用注塑、擠出、吹塑、模壓、發(fā)泡和電鍍、真空鍍膜、印刷機(jī)加工等各種加工方法,因熔體粘度大,加工溫度較高。
PPO和MPPO主要用于電子電器、汽車、家用電器、辦公室設(shè)備和工業(yè)機(jī)械等方面,利用MPPO耐熱性、耐沖擊性、尺寸穩(wěn)定性、耐擦傷、耐剝落、可涂性和電氣性能,用于做汽車儀表板、散熱器格子、揚聲器格柵、控制臺、保險盒、繼電器箱、連接器、輪罩;電子電器工業(yè)上廣泛用于制造連接器、線圈繞線軸、開關(guān)繼電器、調(diào)諧設(shè)備、大型電子顯示器、可變電容器、蓄電池配件、話筒等零部件。家用電器上用于電視機(jī)、攝影機(jī)、錄像帶、錄音機(jī)、空調(diào)機(jī)、加溫器、電飯煲等零部件??勺鲝?fù)印機(jī)、計算機(jī)系統(tǒng),打印機(jī)、傳真機(jī)等外裝件和組件。另外可做照相機(jī)、計時器、水泵、鼓風(fēng)機(jī)的外殼和零部件、無聲齒輪、管道、閥體、外科手術(shù)器具、消毒器等醫(yī)療器具零部件。大型吹塑成型可做汽車大型部件如阻流板、保險杠、低發(fā)泡成型適宜制作高剛性、尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良吸音性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型制品,如各種機(jī)器外殼、底座、內(nèi)部支架,設(shè)計自由度大,制品輕量化。
化學(xué)性質(zhì)
化學(xué)式簡稱PPO。由2,6-二取代基苯酚經(jīng)氧化偶聯(lián)聚合而成的熱塑性樹脂,聚苯醚一般呈土黃色粉末狀。常用的是由 2,6-二甲基苯酚合成的聚苯醚,具有優(yōu)良的綜合性能,的特點是在長期負(fù)荷下,具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性和突出的電絕緣性,使用溫度范圍廣,可在-127~121℃范圍內(nèi)長期使用。具有優(yōu)良的耐水、耐蒸汽性能,制品具較高的拉伸強(qiáng)度和抗沖強(qiáng)度,抗蠕變性也好。此外,有較好的耐磨性和電性能。主要用于代替不銹鋼制造外科醫(yī)療器械。在機(jī)電工業(yè)中可制作齒輪、鼓風(fēng)機(jī)葉片、管道、閥門、螺釘及其他緊固件和連接件等,還用于制作電子、電氣工業(yè)中的零部件,如線圈骨架及印刷電路板等。1964年,美國通用電氣公司首先用2,6-二甲基苯酚為原料實現(xiàn)聚苯醚工業(yè)化生產(chǎn)。1966年,通用電氣公司又生產(chǎn)了改性聚苯醚(MPPO)。1984年,世界聚苯醚的消費量為163kt。
相關(guān)應(yīng)用:
天線罩是保護(hù)天線系統(tǒng)免受外部環(huán)境(雨雪、沙塵、太陽輻射、生物等)影響的結(jié)構(gòu)件,它在電氣性能上具有良好的電磁波穿透特性,機(jī)械性能上能經(jīng)受外部惡劣環(huán)境的作用,以保證天線精度、使用壽命及工作可靠性。因此天線罩材料應(yīng)滿足介電性能、力學(xué)性能、耐候性、工藝性和重量等要求。
5G屬于中高頻段,具有頻率高、波長短,損耗快,傳輸距離短且穿透力差等特點,因此要達(dá)到現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋水平,5G基站建設(shè)需要更密集,據(jù)預(yù)測,5G基站總數(shù)將是4G基站的2至3倍。
而除了數(shù)量上的提高,5G對于材料性能的要求也更高,5G通訊對天線罩材料在介電性能、輕量化等方面就提出了更高的要求:
1、低介電、低損耗
天線罩在起到保護(hù)作用的同時,材料的介電性能還會直接影響天線的性能。材料對電磁波的吸收和反射作用會降低信號的傳輸效率,因而天線罩材料需要采用低介電常數(shù)、低介電損耗的材料,而5G的毫米波更容易損耗,因此對材料的介電性能要求更高。目前亟待開發(fā)出低介電、低損耗的材料用于5G天線罩。
2、輕量化
天線罩材料通常是纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料,目前天線罩主要以玻璃鋼為主,但是玻璃鋼的比重較大,不利于天線的輕量化設(shè)計,而華為的天線罩新材料是采用GFRPP即超強(qiáng)型玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯樹脂,相比傳統(tǒng)玻璃鋼輕40%,控制多頻天線重量在50公斤以內(nèi),避免天線吊裝以節(jié)省安裝時間和成本。由此可見,為滿足5G天線輕量化、集成化、小型化的設(shè)計需要,天線罩材料也必將向輕量化發(fā)展。
3、環(huán)保
近年來,隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng),國內(nèi)外對環(huán)保的要求越來越高,環(huán)境友好型是5G材料發(fā)展的重要方向。
面對5G對天線罩材料的更高要求,各企業(yè)積極研究開發(fā)具有高性價比、環(huán)境友好型、輕量化的低介電、低損耗增強(qiáng)改性材料,包括ASA、PP、PC、PPE等材料。
5G基站按照功率大小,可以分為宏基站、小基站,5G宏基站天線罩尺寸長、體積大,注塑加工成本高且易變形,可采用擠塑工藝,選材主要有耐候性低介電PPE、長玻PP等。下面,我們來看下耐候低介電PPE材料在5G宏基站天線罩上的應(yīng)用。
聚苯醚(Polyphenylene Oxide或Polypheylene ether,簡稱PPO或PPE),化學(xué)名稱為聚2,6-二甲基-1,4-苯醚,結(jié)構(gòu)式如下圖所示:
聚苯醚是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料,其分子鏈中含有大量芳香環(huán)結(jié)構(gòu),使分子鏈段內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位壘增加,分子鏈剛性強(qiáng),阻燃性良好,具有自熄性,耐熱性高;分子結(jié)構(gòu)對稱性好,無極性集團(tuán),因此吸水率非常低,表現(xiàn)出優(yōu)異的耐濕性能,介電常數(shù)及介質(zhì)損耗角正切是工程塑料中最小的,介電常數(shù)隨著溫度、頻率的變化很小,是一種良好的高頻材料。
聚苯醚的主要缺陷是耐光性差和加工性差,長時間在陽光或熒光燈下使用產(chǎn)生變色,顏色發(fā)黃,原因是紫外線能使芳香醚的鏈結(jié)合分裂所致,因此需要會對聚苯醚進(jìn)行改性。將PPE合金與耐光穩(wěn)定、加工性好的樹脂和助劑做成的復(fù)合材料,經(jīng)實驗檢測和應(yīng)用考驗,能很好的解決其加工性和使用問題,形成一系列產(chǎn)品并在基站外罩上使用。
耐候低介電PPE擠塑宏基站案例
經(jīng)改性后的耐候低介電常數(shù)低介電損耗PPE材料具有低介電常數(shù)(DK=2.3-2.5)和低介電損耗(DF=0.002-0.003)、可擠塑成型、耐候(達(dá)到F1等級)、強(qiáng)初綜合性好、密度低且尺寸穩(wěn)定和表面可全屬化六大特征,適用5G宏基站天線罩,具體如下:
1. 5G基站使用高頻波,PPE材料的低介電常數(shù)和低介電損耗,對其屏蔽少;
2. 5G宏基站天線罩尺寸長、體積大,用注塑成型工藝,模具和注塑設(shè)備造價極高且容易變形,因PPE的耐溫和尺寸穩(wěn)定好的特性,適合擠塑尺寸大產(chǎn)品;
3. 5G基站作為戶外設(shè)備,其配件材料需滿足F1耐候等級,甚至要求表面電鍍等;
4. 5G基站天線罩和外殼作為起保護(hù)作用的結(jié)構(gòu)件,需要強(qiáng)韌度高和密度低輕量化。