聚硫醚
聚硫醚英文簡寫為PPS,是一種新型高性能熱塑性樹脂,具有機械強度高、耐高溫、耐化學藥品性、難燃、熱穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)良等優(yōu)點。在電子、汽車、機械及化工領(lǐng)域均有廣泛應用。
中文名
聚硫醚
外文名
Polyphenylene sulfide
熔 點
285-300 ℃
性 狀
powder
縮 寫
PPS
目錄
1. 1 簡介
2. 2 特點
3. 3 生產(chǎn)方法
4. 4 應用領(lǐng)域
物理性能 |
額定值 |
單位制 |
測試方法 |
比重 |
1.35 |
g/cm3; |
ASTM D792 |
拉伸模量 2 |
2500 |
MPa |
ASTM D638 |
抗張強度 2 (屈服) |
70.0 |
MPa |
ASTM D638 |
彎曲模量 3 (50.0 mm 跨距) |
3300 |
MPa |
ASTM D790 |
懸壁梁缺口沖擊強度 (23°C) |
29 |
J/m |
ASTM D256 |
熱變形溫度 (1.8 MPa, 未退火, 3.20 mm) |
93.0 |
°C |
ASTM D648 |
表面電阻率 |
1.0E+4 到 1.0E+6 |
ohm |
ASTM D257 |
聚硫醚全稱為聚基硫醚,是分子主鏈中帶有硫基的熱塑性樹脂,聚硫醚是一種結(jié)晶性的聚合物。未經(jīng)拉伸的纖維具有較大的無定形區(qū)(結(jié)晶度約為5%),在125℃時發(fā)生結(jié)晶放熱,玻璃化溫度為150℃;熔點281℃。拉伸纖維在拉伸過程中產(chǎn)生了部分結(jié)晶,(增加至30%),如在130-230℃溫度下對拉伸纖維進行熱處理,可使結(jié)晶度增加到60-80%。因此,拉伸后的纖維沒有明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變或結(jié)晶放熱現(xiàn)象,其熔點為284℃。隨著拉伸熱定形后結(jié)晶度的提高,纖維的密度也相應增大,由拉伸前的1.33g/cm3到拉伸后的1.34g/cm3,經(jīng)熱處理后則可達1.38g/cm3。成型收縮率:0.7% 成型溫度:300-330℃。
PPS是一種綜合性能優(yōu)異的特種工程塑料。PPS具有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的物理機械性能和極好的尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)良的電性能等特點,被廣泛用作結(jié)構(gòu)性高分子材料,通過填充、改性后廣泛用作特種工程塑料。同時,還可制成各種功能性的薄膜、涂層和復合材料,在電子電器、航空航天、汽車運輸?shù)阮I(lǐng)域獲得成功應用。國內(nèi)企業(yè)積極研發(fā),并初步形成了一定的生產(chǎn)能力,改變了以往完全依賴進口的狀況。但是,中國PPS技術(shù)還存在產(chǎn)品品種少、高功能產(chǎn)品少、產(chǎn)能急待擴大等問題,這些將是PPS下一步發(fā)展的重點。
PPS是美國菲利普斯于1971年首先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的,專利到期后,日本的企業(yè)也開始研發(fā)和生產(chǎn)。日企比較典型的有日本的東麗,現(xiàn)階段日本的產(chǎn)量已大于美國的產(chǎn)量。其他一些生產(chǎn)廠家也主要集中在美國,日本,歐洲。
PPS的特性如下:
·耐化學性能好。
·蠕變量低。
·吸水率低。
·尺寸穩(wěn)定性好。
·彈性模量高。
·阻燃。
聚硫醚(PPS)與聚醚醚酮(PEEK),聚砜(PSF),聚酰亞胺(PI),聚芳酯(PAR),液晶聚合物(LCP)一起被稱為6大特種工程塑料。
PPS的突出性能有;良好的耐熱性能,熱變形溫度一般大于260度,可在180~220℃溫度范圍使用,PPS是工程塑料中耐熱性好的品種之一;耐腐蝕性接近四氟乙烯,抗化學性僅次于聚四氟乙烯;電性能優(yōu)異;機械性能優(yōu)異;阻燃性能好。
PPS不足之處有;價格太高,在耐高溫材料中屬底價,但比通用工程塑料高許多;韌性差,性脆;中粘度不穩(wěn)定。
純PPS因性能脆而很少使用,應用的PPS多為其改性能品種。具體有;40%玻璃纖維增強PPS(R-4),無機填充PPS(R-8),碳纖維增強PPS(G-6)等。PPS的發(fā)展和快,預計它將成為第六大工程材料。
(1):一般性能:PPS為一種外觀白色,高結(jié)晶度、硬而脆的聚合物,純PPS的相對密度為1.3,但改性后會增大。PPS吸水率極小,一般只有0.03%左右.PPS的阻燃性好,其氧指數(shù)高達44%以上;與其他塑料相比,它在塑料中屬于高阻燃材料(純PVA的氧指數(shù)為47%.PSF為30%、PA66為29%、MPPO為28%、PC為25%)。
(2):機械性能:純PPS的機械性能不高,尤其沖擊強度低。以玻璃纖維增強后會大幅度提高沖擊強度,有27J/m,增大到76J/M,增大3倍:拉伸強度由6Mpa增大到 137Mpa,增大1倍。PPS的剛性很高。在工程材料少見。純PPS的彎曲模量可達到3.8Gpa,無機填充改性后可到到12.6Gpa,增大5倍之多。而以剛性著稱的PPO僅為2.55Gpa,PC僅為2.1Gpa。PPS在負荷下的耐蠕變性好;硬度高;耐磨性高,其1000轉(zhuǎn)時的模量僅為0.04g,填充F4及二硫化鉬后還會進一步得到改善;PPS還具有一定的自潤性。PPS的機械性能對溫度的敏感性能小。
(3):熱學性能:PPS又有優(yōu)異的熱性能,短期可耐260℃,并可在200~240℃下長期使用;其耐性與PI相當,僅次于F4塑料,這是在熱固性塑料中也不多見。
(4):電學性能:PPS的電性能十分突出,與其它工程材料相比,其介電常數(shù)與介電耗損角成切值都比較低,并且在較大的頻率、溫度及溫度范圍內(nèi)變化不大;PPS的耐電弧好,可與熱固性塑料媲美。PPS常用于電器絕緣材料,這在熱固性材料中也不多見;其用量占30%左右。
(5): 環(huán)境性能:PPS大的特點之一為耐化學腐蝕性好,其化學穩(wěn)定性僅次于F4:
PPS對大多酸。酯、銅、酚、及脂肪經(jīng)、芳香經(jīng)、氯代經(jīng)等穩(wěn)定,不耐氯代v 聯(lián)及氧化性酸、氧化劑、濃、濃硝酸、王水、及次氯酸鈉等。PPS耐輻射性好。
合成PPS的方法很多,如鹵硫酚鹽的自縮聚,對鹵二和硫磺的熔融聚合,硫磺和的親電子反應,堿金屬硫化物與對二鹵的溶液縮聚(硫化鈉法),硫磺和對二氯的溶液縮聚(硫磺溶液法),二二硫醚在路易斯酸作用下的聚合等等。目前用于工業(yè)生產(chǎn)的為硫化鈉法和硫磺溶液法。
1,硫化鈉法
由硫化鈉和對二氯在極性溶劑中經(jīng)縮聚反應值得。反應式為:
2,硫磺溶液法
采用硫磺溶液法生產(chǎn)PPS樹脂所用的溶劑和硫化鈉法相同,反應條件也大致相同,主要區(qū)別為所用的含硫單體為單質(zhì)(硫磺)而非化合物。硫磺溶液法合成PPS樹脂的反應式為:
電子方面:電視機、電腦上的高壓元件、外殼、插座、接線柱,電動機的起動線圈、葉片,電刷托架及轉(zhuǎn)子絕緣部件,接觸開關(guān),繼電器,電熨斗,吹風機,燈頭,暖風機,F(xiàn)級薄膜等。
汽車工業(yè):適用于排氣再循環(huán)閥及水泵葉輪,及汽化器、排氣裝置、排氣調(diào)節(jié)閥、燈光反射器、軸承、傳感部件等。
機械工業(yè):用作軸承、泵、閥門、活塞、精密齒輪、以及復印機、照相機、計算機零部件,導管、噴霧器、噴油嘴、儀器儀表零件等。
化工領(lǐng)域:用于制作耐酸堿的閥門管道、管件、閥門、墊片及潛水泵或葉輪等耐腐蝕零部件。
工程塑料:制造汽車零部件、防腐涂層、電器絕緣材料等。
環(huán)保領(lǐng)域:PPS纖維濾料,應用于冶煉、化工、建材、火電、垃圾焚燒爐、燃煤鍋爐等行業(yè)高溫惡劣的工況條件,是一種高效耐高溫濾料。
餐具領(lǐng)域:用于制作筷子,勺子,碗盤等餐具。