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聚苯硫醚

鎖定
聚苯硫醚(PPS),是一種新型高性能熱塑性樹脂,具有機械強度高、耐高温、耐化學藥品性、難燃、熱穩定性好、電性能優良等優點。在電子、汽車、機械及化工領域均有廣泛應用。
中文名
聚苯硫醚 [1] 
外文名
Polyphenylene sulfide(PPS)
化學式
(C6H4S)n
CAS登錄號
25212-74-2 [1] 
熔    點
285 至 300 ℃ [1] 
密    度
1.36 g/cm³ [1] 

聚苯硫醚簡介

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
懸臂樑缺口衝擊強度 (23°C)
29
J/m
ASTM D256
熱變形温度 (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
聚苯硫醚 聚苯硫醚
聚苯硫醚全稱為聚苯基硫醚,是分子主鏈中帶有苯硫基的熱塑性樹脂,聚苯硫醚是一種結晶性的聚合物。未經拉伸的纖維具有較大的無定形區(結晶度約為5%),在125℃時發生結晶放熱,玻璃化温度為150℃;熔點281℃。拉伸纖維在拉伸過程中產生了部分結晶(增加至30%),如在130-230℃温度下對拉伸纖維進行熱處理,可使結晶度增加到60-80%。因此,拉伸後的纖維沒有明顯的玻璃化轉變或結晶放熱現象,其熔點為284℃。隨着拉伸熱定形後結晶度的提高,纖維的密度也相應增大,由拉伸前的1.33g/cm3到拉伸後的1.34g/cm3,經熱處理後則可達1.38g/cm3。成型收縮率:0.7% 成型温度:300-330℃。
PPS是一種綜合性能優異的特種工程塑料。PPS具有優良的耐高温、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的物理機械性能和極好的尺寸穩定性以及優良的電性能等特點,被廣泛用作結構性高分子材料,通過填充、改性後廣泛用作特種工程塑料。同時,還可製成各種功能性的薄膜、塗層和複合材料,在電子電器、航空航天、汽車運輸等領域獲得成功應用。國內企業積極研發,並初步形成了一定的生產能力,改變了以往完全依賴進口的狀況。但是,中國PPS技術還存在產品品種少、高功能產品少、產能急待擴大等問題,這些將是PPS下一步發展的重點。

聚苯硫醚特點

PPS的特性如下:
1、耐化學性能好。
2、蠕變量低。
3、吸水率低。
4、尺寸穩定性好。
5、彈性模量高。
6、阻燃。
聚苯硫醚(PPS)與聚醚醚酮(PEEK),聚碸(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:良好的耐熱性能,熱變形温度一般大於260℃,可在180~220℃温度範圍使用,PPS是工程塑料中耐熱性最好的品種之一;耐腐蝕性接近四氟乙烯,抗化學性僅次於聚四氟乙烯;電性能優異;機械性能優異;阻燃性能好。
PPS不足之處:價格太高,在耐高温材料中屬底價,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,高結晶度、硬而脆的聚合物,純PPS的相對密度為1.3,但改性後會增大。PPS吸水率極小,一般只有0.03%左右。PPS的阻燃性好,其氧指數高達44%以上,與其他塑料相比,它在塑料中屬於高阻燃材料(純PVA的氧指數為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,尤其衝擊強度低。以玻璃纖維增強後會大幅度提高衝擊強度,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,無機填充改性後可到到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轉時的模量僅為0.04g,填充F4及二硫化鉬後還會進一步得到改善;PPS還具有一定的自潤性。PPS的機械性能對温度的敏感性能小。
(3)熱學性能:PPS又有優異的熱性能,短期可耐260℃,並可在200~240℃下長期使用;其耐性與PI相當,僅次於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,其介電常數與介電耗損角成切值都比較低,並且在較大的頻率、温度及温度範圍內變化不大;PPS的耐電弧好,可與熱固性塑料媲美。PPS常用於電器絕緣材料,這在熱固性材料中也不多見;其用量佔30%左右。
(5)環境性能:PPS最大的特點之一為耐化學腐蝕性好,其化學穩定性僅次於F4:
PPS對大多酸。酯、銅、酚、及脂肪經、芳香經、氯代經等穩定,不耐氯代聯苯及氧化性酸、氧化劑、濃硫酸、濃硝酸、王水、過氧化氫及次氯酸鈉等。PPS耐輻射性好。

聚苯硫醚生產方法

合成PPS的方法很多,如滷硫酚鹽的自縮聚,對滷二苯和硫磺的熔融聚合,硫磺和苯的親電子反應,鹼金屬硫化物與對二滷苯的溶液縮聚(硫化鈉法),硫磺和對二氯苯的溶液縮聚(硫磺溶液法),二苯二硫醚在路易斯酸作用下的聚合等等。目前用於工業生產的為硫化鈉法和硫磺溶液法。
1,硫化鈉法
由硫化鈉和對二氯苯在極性溶劑中經縮聚反應值得。反應式為:
聚苯硫醚 聚苯硫醚
2,硫磺溶液法
採用硫磺溶液法生產PPS樹脂所用的溶劑和硫化鈉法相同,反應條件也大致相同,主要區別為所用的含硫單體為單質(硫磺)而非化合物。硫磺溶液法合成PPS樹脂的反應式為:
聚苯硫醚 聚苯硫醚

聚苯硫醚應用領域

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,電刷托架及轉子絕緣部件,接觸開關,繼電器,電熨斗,吹風機,燈頭,暖風機,F級薄膜等。
汽車工業:適用於排氣再循環閥及水泵葉輪,及汽化器、排氣裝置、排氣調節閥、燈光反射器、軸承、傳感部件等。
機械工業:用作軸承、泵、閥門、活塞、精密齒輪、以及複印機、照相機、計算機零部件,導管、噴霧器、噴油嘴、儀器儀表零件等。
化工領域:用於製作耐酸鹼的閥門管道、管件、閥門、墊片及潛水泵或葉輪等耐腐蝕零部件。
工程塑料:製造汽車零部件、防腐塗層、電器絕緣材料等。
環保領域:PPS纖維濾料,應用於冶煉、化工、建材、火電、垃圾焚燒爐、燃煤鍋爐等行業高温惡劣的工況條件,是一種優質高效耐高温濾料。
餐具領域:用於製作筷子,勺子,碗盤等餐具。

聚苯硫醚生產發展

常見的聚苯硫醚粘合劑主要包括以下品種:
型 號
構 成
外 觀
固化方法
特 點
TE-9229
雙組分
綠豆色糊狀
常温或加温
結構性硬質粘接,耐高温
PPS-010
雙組分
易流動的膠液狀
常温或加温
結構性硬質粘接,耐高温
PPS-2470
雙組分
糊狀
常温或加温
結構性硬質粘接,耐高温
PPS-2471
雙組分
灰黃色糊狀
常温或加温
結構性硬質粘接,耐高温
PPS-2472
雙組分
糊狀,綠豆色
常温或加温
結構性硬質粘接,耐高温
PPS-1090
單組分
易流動的膠液狀
80-90度加温固化
結構性硬質粘接,耐高温下堅硬
PPS-1091
單組分
綠豆色糊狀
80-90度加温固化
結構性硬質粘接,耐高温下堅硬
PPS-1150
單組分
易流動的膠液狀
150度固化
結構性硬質粘接,耐高温下堅硬
PPS-1151
單組分
糊狀
150度固化
結構性硬質粘接,耐高温下堅硬
PPS-1932
單組分
半透明糊狀
常温固化
非結構性軟質彈性粘接,抗震動耐高低温
PPS-8602
單組分
透明膠液
常温固化
數秒鐘粘接
注:以上粘合劑均可以用於常見金屬塑料玻璃陶瓷木材等絕大多數材質的粘接,其顏色固化速度和粘稠度均可以根據需要專門定製。

聚苯硫醚國內發展情況

中國PPS的研究和生產始於20世紀70年代初期,先後有二十多家企業建立了PPS樹脂合成中試或生產裝置,但是普遍存在技術水平低,工藝不過關的致命弱點。
21世紀以來,國內從事PPS複合材料生產開發的單位較多,如晨光化工研究院、北京市化工研究院、廣州化工研究院等在PPS玻纖增強、碳纖維及無機礦物填充增強PPS的成型加工及應用領域、北京玻璃鋼研究院在連續纖維增強制備PPS複合板材、中山大學在PPS/碳纖維複合材料研究方面取得較大成績。但國內的複合粒料生產廠仍然存在產量小,品種單一的問題,大多以通用品種——玻璃纖維增強料及無機物填充改性品種為主。
2003年以來中國PPS改性與複合粒料的市場總需求量增長很快,年需求增長率高達15%-20%。消費的PPS產品型號仍以通用品種0%-40%玻璃纖維增強料為主,應用以電子電器、精密機械為主,在汽車、摩托以及石油、化工領域的消費也在穩步增長。隨着中國電子電器、汽車行業的高速發展,進入21世紀以來全球PPS生產與需求已趨於緊張,隨着社會的發展,汽車和電子工業對PPS的總需求量還將進一步擴大中國市場正在形成PPS生產的國內外雙重競爭態勢,這將有利於PPS在國內的進一步推廣以及市場和應用領域的擴展,並開拓國際市場。
結合國內外PPS及新材料的發展動向,在發展新型PPS類材料品種,開發PPS新合成方法的基礎上還應當着力抓好新型改性料及專用料的研製開發,積極開發新型PPS複合材料改性品種,儘快建立更大的規模化生產裝置等。其中,儘快建立5000-8000噸/年級的PPS樹脂生產線,是中國PPS發展的當務之急。這是發展中國高性能結構材料所必須的戰略舉措,對打破國外技術限制和封鎖,滿足國民經濟以及軍工各領域對高性能結構材料的需求意義極為重大。

聚苯硫醚類型

1、Celstran聚苯硫醚型SF6- 01
Celstran聚苯硫醚型SF6- 01是一個6%的長期不鏽鋼纖維聚苯硫化物。賦予這種材料性能優異的動靜dissapative。 Celstran長纖維stailess鋼產品提供了更高水平的導電性遠高於短纖維不鏽鋼材料。
2、Celstran PPS-GF50-01-US
50%的長鏈玻璃纖維增強聚苯硫醚。
聚苯硫醚- hGR20
聚苯硫醚- hGR20是玻璃纖維增強聚苯硫醚
是一個PPS樹脂與玻璃纖維產品的加入。聚苯硫醚的固有特性決定了聚苯硫醚樹脂及它們的化合物,其中包括良好的機械性能,高抗蠕變性,耐高温,摩擦性,阻燃性,耐化學性,優良的電絕緣性能,耐電弧性,低模收縮效用,易加工良好的尺寸穩定性,耐輻射性。
由於其優異的性能,聚苯硫醚- hGR20被廣泛應用於電子電器,如:連接器,插座,以及文書的若干組成部分。聚苯硫醚可以用來使元素在高強度,高耐温性,電氣絕緣是在航空最重要的。它也可用於精確的電器插座,高硬度外殼,並在軍事抵抗高温部分。
聚苯硫醚複合hFR61
聚苯硫醚,聚苯硫醚複合hFR61充滿,這與在聚苯硫醚樹脂基礦物和玻璃纖維填充。具有優良的電絕緣性能,耐電弧,耐高温,固有阻燃性,耐化學性,高剛性,抗蠕變性,吸水率低,易加工,低模收縮率,良好的尺寸穩定性和耐輻射性。它的顏色是黑色的。

聚苯硫醚鑑別標準

1、表面光潔度是衡量各類再生料顆粒品質等級的重要指標。
優質再生料的表面光潔潤滑
2、透明度是衡量中高檔再生料顆粒品質等級的重要指標。
有透明度的料,品質都不錯
3、顏色的均勻和一致是衡量有色再生料顆粒品質等級的重要指標。
白,乳白,黃,藍,黑色等顏色
4、顆粒密實度是檢驗再生工藝水平的重要方面。
塑化不良,顆粒疏鬆。
5、看再生顆粒是否浮沉與水用於檢驗PP、PE顆粒的填充料的含量。
對再生料而言,不同的再生料不同的用途,因為沒有也很難制定統一的標準,以充分滿足用户的工藝要求為準。
參考資料