Polyfenylénoxid (PFO, PPO)

4.9.2 Polyfenylénoxid (PFO, PPO)

Ing. Miloš Sova, CSc.

Polyfenylénoxid byl poprvé uveden na trh v roce 1965 americkou firmou General Electric, která jej stále vyrábí pod obchodním označením NORYL.

Svojí chemickou stavbou patří k aromatickým polyétherům. Jedná se o poly(2,6-dimethyl-1,4-fenylénether).

Struktura polyfenylénoxidu:

Spojení aromatických benzenových jader přes kyslíkové můstky dodává těmto a dalším podobným polymerům specifické vlastnosti, především tuhost makromolekul a vysokou teplotu tání. Benzenová jádra spojená přes kyslíkové můstky podobně jako polyfenylénoxid mají i další polymery jako například polyétherétherketon nebo polyéthersulfony. Polysulfidy (čili polythioéthery) mají místo kyslíkových můstků můstky tvořené atomy síry. Přes tuto strukturní podobnost, s přihlédnutím k tomu, že jejich makromolekuly obsahují také další významné chemické struktury (ketoskupiny, sulfonové skupiny), jsme se rozhodli zařadit tyto polymery do samostatné kapitoly Ketony, sulfidy, sulfony a imidy.

Polyfenylénoxid se vyrábí z 2,4-dimethylfenolu. Produkty mají poměrně nízkou molární hmotnost, asi 25 000 až 30 000. Makromolekula polyfenylénoxidu je lineární, jen málo větvená.

Specifická chemická struktura propůjčuje polyfenylénoxidu mimořádné vlastnosti, které jej předurčují k využívání jako technický čili inženýrský plast. Od velice nízkých teplot až téměř do teplot na úrovni skelného přechodu, který leží nad teplotou 200 °C, lze plně využít jeho mechanických vlastností, především pevnosti, a to i z dlouhodobého hlediska.

Z mechanických vlastností vyniká především tuhostí, která se málo mění i v průběhu dlouhodobého zatížení. Polyfenylénoxid má malý sklon k tečení pod napětím. Je také velmi chemicky odolný, odolává vroucí vodě, zředěným kyselinám, silným louhům, alkoholům detergentům, tukům a olejům. Horká voda ani pára nezpůsobí jeho hydrolýzu. Není citlivý k oxidaci. Neodolává však koncentrovaným kyselinám, ketonům, chlorovaným a aromatickým uhlovodíkům.

Samotný nemodifikovaný polyfenylénoxid vyniká následujícími přednostmi:

• má nízkou hustotu,

• má vysokou houževnatost, tuhost i tvrdost,

• má vysokou tvarovou stálost za tepla,

• má malou navlhavost a nasákavost,

• má nízkou hodnotu koeficientu délkové teplotní roztažnosti,

• má vynikající chemickou odolnost,

• odolává hydrolýze, tedy rozkladu působením vody,

• má nízkou hořlavost,

• má výbornou rozměrovou stabilitu a hodí se na výrobu rozměrově přesných výlisků.

Nevýhodou se jeví, jak bylo uvedeno, jeho náchylnost k destrukci působením zvýšených teplot nad 100 °C na vzduchu.

Přes své nesporné přednosti, mechanické, tepelné a chemické, nenalezl samotný polyfenylénoxid v Evropě významné využití. To bylo způsobeno několika důvody, především zhoršenou zpracovatelností doprovázenou náchylností k oxidačnímu odbourávání při teplotách zpracování. Významného rozšíření jako inženýrský plast dosáhl až polyfenylénoxid modifikovaný polystyrénem. Příznivé vlastnosti polyfenylénoxidu zůstaly zachovány a přitom se navíc zlepšila jeho zpracovatelnost a dosáhlo se malého smrštění.

Modifikovaný polyfenylénoxid je typická polymerní směs. Někdy se také používá termín polymerní slitina. Vyrábí se mechanickým směšováním jednotlivých polymerů – polyfenylénoxidu a polystyrénu nejčastěji v poměru 1:1. Vzniká tak amorfní termoplast určený pro zpracování vstřikováním. Je sice pravda, že přídavek polystyrénu mírně sníží hodnoty některých mechanických vlastností, ale tento pokles lze snadno napravit přídavkem vyztužujících plniv, např. skleněných vláken.

V posledních letech převážila namísto samotného polystyrénu modifikace polyfenylénoxidu houževnatými typy polystyrénu, tedy PS-HI nebo S/B kaučukem. Dosáhne se tak extrémního zvýšení houževnatosti.

Modifikovaný polyfenylénoxid se dodává jako neprůhledný, béžově zabarvený granulát, který lze barvit na všechny odstíny. K dispozici jsou také typy plněné skleněnými vlákny, minerálními plnivy a také typy modifikované retardéry hoření. Zvláštností je také přídavek nadouvadel umožňujících výrobu strukturních pěn.

Polyfenylénoxid se používá na obdobné aplikace jako ABS, ale odlišuje se od něj především výrazně vyššími hodnotami vrubové houževnatosti a tepelné odolnosti. Vlastnosti modifikovaného polyfenylénoxidu lze srovnávat spíše s polymerní směsí ABS/PC.

Polyfenylénoxid patří svými vlastnostmi do skupiny konstrukčních neboli inženýrských termoplastů. Přehled nejdůležitějších vlastností polyfenylénoxidu nemodifikovaného, modifikovaného polystyrénem a vyztuženého 30 % skleněných vláken přináší následující tabulka.

Základní vlastnosti PPO: