変性ポリフェニレンエーテル

変性ポリフェニレンエーテル（m-PPE）の解説

変性ポリフェニレンエーテル（m-PPE）は、ポリフェニレンエーテル（PPE）を主成分とする熱可塑性エンジニア[[リングプラスチック]]です。PPEは芳香族ポリエーテル構造を持ち、優れた耐熱性、耐薬品性、機械的強度を備えています。しかし、PPE単体では溶融時の流動性が低く加工が困難なため、通常は他の樹脂とアロイ化され、成形加工性を向上させて使用されます。

製造方法

m-PPEの製造は、まず2,6-キシレノールを合成するところから始まります。これはフェノールとメタノールをアルキル化反応させることで得られます。その後、この2,6-キシレノールを酸化重合法（または酸化カップリング法）を用いて重合させます。この反応では、塩化銅(I)を触媒として使用し、2,6-キシレノールをフェノキシラジカルに変換することで、炭素-酸素結合を形成し高分子鎖を成長させます。この重合反応では副生成物が水のみであるため、環境負荷の低い製造プロセスと言えます。現在では、トルエンを使用しない水溶媒重合法の研究も進められています。

アロイ化とコンパウンド

PPEは、単体では加工性が低いため、ポリ[スチレン]、耐衝撃性ポリ[スチレン]、[ポリアミド]、[ポリプロピレン]、[ポリアセタール]、[ポリフェニレンスルフィド]など、様々な樹脂とアロイ化されます。それぞれの樹脂との組み合わせによって、耐衝撃性、耐熱性、耐油性、摺動性、耐摩耗性といった特性を付与することができます。アロイ化には、相溶化剤を使用する場合もあります。例えば、PPE/PAアロイでは、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基などの反応性官能基を持つ相溶化剤が用いられます。

新規PPEの開発

PPEは、従来、独特な重合法と他のモノマーとの共重合の難しさから、主成分の改質に関する研究が進んでいませんでした。しかし近年、触媒開発の進歩により、2,5-ジメチル-1,4-フェニレンオキサイドを重合させたPPEの製造に成功し、300℃を超える融点を持つ高性能なPPEが開発されています。

m-PPEの特性

優れた機械的性質: 引っ張り強度、降伏強度、弾性率などに優れ、温度や湿度変化による影響を受けにくい。
高い耐衝撃性: 衝撃に対する高い耐性を有する。
低い吸水性: 吸水率が低く、加[[水分解]]を起こしにくい。
優れた耐薬品性: 酸やアルカリに対する耐性に優れる。ただし、トルエンやベンゼンなどの有機溶媒には溶解する。
低い誘電率: 広い周波数範囲で誘電率と誘電正接が小さい。
低い成型収縮率: ヒケが少なく、寸法精度が高い成形品が得られる。
難燃性: UL94V-0規格を満たす難燃性を有する（単体の場合）。

m-PPEの改質

m-PPEは、着色やフィラー強化などの改質が容易です。様々な色への着色が可能であり、ガラス繊維強化グレードも市販されています。

m-PPEの用途

m-PPEは、電気・電子機器、自動車部品、水道配管など、幅広い分野で使用されています。
電気・電子機器: PPE/PSアロイは、電気・OA機器の外装、床用ケーブルカバーなどに使用される。
自動車部品: PPE/PAアロイは、ドアハンドル、フェンダー、ホイールキャップなどの外装部品に、PPE/POMアロイはバルブやモジュール類などに使用される。
その他: PPE/PPアロイはニッケル水素蓄電池のケースに、PPE/PPSアロイは車載用光ディスクドライブのシャーシなどに使用される。

まとめ

m-PPEは、優れた特性と加工性の向上を図るための様々なアロイ化技術により、多様な用途に使用できる汎用性の高いエンジニア[[リングプラスチック]]です。今後も、更なる高性能化や環境負荷低減に向けた研究開発が期待されています。

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