Polifenilenossido (PPO): proprietà e applicazioni

Il polifenilenossido (PPO) è un polimero termoplastico, lineare, non cristallino che costituisce uno dei più importanti tecnopolimeri grazie alla sua resistenza, all’elevata temperatura di distorsione termica e all’elevata resistenza chimica.

Ha una buona resistenza agli agenti chimici, all’ossidazione e all’idrolisi, che lo rendono adatto per l’impiego in ambienti aggressivi ma ha scarsa resistenza agli idrocarburi alogenati. La suscettibilità all’ossidazione termica dovuta alla sua elevata temperatura di transizione vetrosa di 212 °C pone un problema significativo per la lavorazione allo stato fuso.

È quindi è spesso miscelato con polistirene antiurto o polistirene ad alto impatto o HIPS, dall’inglese High Impact PolyStyrene, materiale termoplastico ottenuto dai monomeri stirene-butadiene con cui è pienamente compatibile o con poliammide (PA).

Il polifenilenossido (PPO) è stato ottenuto per la prima volta nel 1959  presso la General Electric Company negli Stati Uniti ma è stato introdotto sul mercato nel 1960 con il marchio commerciale Noryl, resina modificata contenente oltre al PPO anche il polistirene.

Sintesi del polifenilenossido

Strutturalmente, il PPO è costituito da anelli fenilene, ovvero un gruppo derivante dal benzene per sottrazione di due atomi di idrogeno, collegati tra loro da legami eterei nelle posizioni 1,4, con gruppi metilici attaccati agli atomi di carbonio nelle posizioni 2 e 6.

26 dimetilfenolo da Chimicamo
2,6-dimetilfenolo

Il polifenilenossido si ottiene a partire dal monomero 2,6-dimetilfenolo. La reazione tra tali monomeri dà, tuttavia, come prodotto di reazione, il difenochinone e pertanto non è possibile alcuna polimerizzazione.

Si pensò quindi a una via alternativa che consentisse la polimerizzazione tramite il passaggio di ossigeno attraverso una soluzione del 2,6-dimetilfenolo in un solvente organico che conteneva un’ammina e un catalizzatore a base di rame.

sintesi del PPO da Chimicamo
sintesi del PPO

Tale reazione è nota come accoppiamento ossidativo, in cui l’atomo di ossigeno nel gruppo ossidrile del monomero si lega all’unità monomerica successiva. I chimici iniziarono a esplorare questa possibilità già dal 1956 utilizzando una varietà di catalizzatori per promuovere la reazione desiderata ottenendo il polifenilenossido

Lo studio era motivato dal fatto che si prevedeva che, se fosse stato possibile creare un polimero a partire da tale monomero, esso avrebbe avuto proprietà meccaniche e termiche eccezionali.

Tuttavia, se lavorato con refrigeranti o lubrificanti questo materiale è soggetto a screpolature. Pertanto,  è necessario un processo di ricottura per ottenere migliori prestazioni. La ricottura è il processo di riscaldamento di un materiale fino a raggiungere una determinata temperatura detta di ricottura e quindi verrà raffreddato lentamente per modificare il materiale nella struttura desiderata.

Quando il materiale è caldo, la struttura molecolare, infatti, è più debole ed è più suscettibile al cambiamento mentre quando il materiale si raffredda, la struttura molecolare è più dura ed è meno suscettibile al cambiamento

Usi del polifenilenossido

Questo tecnopolimero è ampiamente utilizzato in una varietà di industrie per la sua resistenza, durevolezza,  bassa espansione termica, basso assorbimento d’acqua,  elevata resistenza alla flessione oltre che per la sua elevata rigidità dielettrica e basso costo.

usi del polifenilenossido da Chimicamo
usi del polifenilenossido

Per queste sue proprietà il polifenilenossido è comunemente utilizzato in una varietà di applicazioni dall’industria automobilistica, aerospaziale, nei componenti elettrici e beni di consumo. Viene utilizzato anche nella produzione di apparecchiature mediche grazie alla sua elevata resistenza agli agenti chimici e alla sterilizzazione.

Nell’industria automobilistica è utilizzato per realizzare vari componenti come serbatoi terminali del radiatore, convogliatori per ventole e componenti del sistema di alimentazione. L’eccellente stabilità dimensionale e la resistenza al calore del PPO lo rendono un materiale preferito per l’uso in componenti elettrici come connettori e interruttori. Viene anche utilizzato in beni di consumo come elettrodomestici da cucina, aspirapolvere e giocattoli.

Il PPO è un materiale riciclabile e il riciclaggio può aiutare a ridurre i rifiuti e conservare le risorse. Il processo di riciclaggio per il PPO prevede la raccolta e lo smistamento dei rifiuti di plastica, la triturazione in piccoli pezzi, la fusione e lo stampaggio in nuovi prodotti.

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