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ppS塑料(聚苯硫醚)

英文名稱:Polyphenylenesulphide比重:1.36克/立方厘米成型收縮率:0.7%成型溫度:300-330℃。它是一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性特種工程塑料,其突出的特點是耐高溫,耐腐蝕和優(yōu)越的機械性能。PPS是含硫芳香族聚合物,線型PPS在350℃以上交聯(lián)后成熱固性塑料,支鏈型結(jié)構(gòu)PPS為熱塑性塑料。PPS是美國菲利普斯公司于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公司,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、日本和歐洲。

全球五大PPS生產(chǎn)商為菲利普斯、東麗、泰科納、寶理和日本油墨。我國的天津合成材料研究所、廣州化學(xué)試劑二廠、四川自貢化學(xué)試劑廠、河北工學(xué)院化工系及廣州化工研究所等單位曾有少量小試,但均無法穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)。目前國內(nèi)PPS的銷售商有上海聯(lián)�；�工等,到2000年,世界PPS的產(chǎn)量可達(dá)到5萬噸/年。PPS的最大需求為日本占33%,北美占32%,西歐占19%,亞太占16%。

pps為一種白色粉末,平均分子量為0.4-0.5萬,密度為1.3-1.8克每立方厘米,pps有十分優(yōu)異的熱性能。添加玻璃纖維增強后的熱性能指標(biāo)更高,在232攝氏度經(jīng)5000h的熱老化后,如玻璃纖維、碳纖維、填料等來增強其力學(xué)性能,改性后的pps能在長期工作負(fù)荷和熱負(fù)荷的作用下保持高的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性,因而可應(yīng)用于溫度高的受力環(huán)境中。

pps的介電常數(shù)很小,介電損耗相當(dāng)?shù)?表面電阻率和體積電阻率對頻率、溫度、濕度的變化不敏感,是優(yōu)良的電絕緣材料,它的耐電弧時間也較長,pps的化學(xué)穩(wěn)定性相當(dāng)好,除了受強氧化酸,如濃硫酸、濃硝酸和王水的侵蝕外,它不受絕大多數(shù)酸堿鹽的侵蝕,具有接近于PTFE的化學(xué)穩(wěn)定性。在低于175攝氏度時不溶于任何已知的有機溶劑,pps與一般有機溶劑接觸時不會出現(xiàn)塑件開裂現(xiàn)象。

耐化學(xué)性能:目前尚未發(fā)現(xiàn)可在200℃以下溶解聚苯硫醚的溶劑,對無機酸、堿和鹽類的抵抗性極強。不耐氯代聯(lián)苯及氧化性酸、氧化劑、王水、過氧化氫及次氯酸鈉等。

PPS的耐輻射性好,耐輻射達(dá)到Gy 1×108,是其它工程塑料無法比擬的新材料,在電子、電氣、機械、儀器、航空、航天、軍事等特別是原子彈、中子彈領(lǐng)域,是作為耐輻射唯一理想的優(yōu)良材料。

PPS本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定,而且含有阻燃性的元素——硫,因此,PPS具有優(yōu)異的耐燃性。將試片點燃,調(diào)整氧氣與氮氣的流速觀察燃燒情形。而剛好讓試片持續(xù)燃燒的氧氣濃度便是極限氧氣指數(shù),其值越高,表示耐燃性越佳。純PPS的極限氧氣指數(shù)可高達(dá)44,也就具有優(yōu)良的耐燃性。含填充劑或玻璃纖維的PPS的極限氧氣指數(shù)更高,其耐燃性更佳。

純PPS在厚度為0.8mm時便可通過UL-94 V0級�；�本上,除了少數(shù)等級如超韌系列之外,各種等級PPS的UL94燃燒性都是屬于V-0級,在UL 94燃燒性中已是最佳的等級了。超韌系列PPS含有一些增韌劑,會犧牲一些耐燃性。

純PPS及未添加導(dǎo)電物的PPS等級皆具有優(yōu)良的電氣絕緣性質(zhì)。添加碳纖維的PPS等級則有相當(dāng)?shù)偷捏w積電阻系數(shù)。

1、電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,白色硬而脆,跌落于地上有金屬響聲,透光率僅次于有機玻璃,著色性耐水性,化學(xué)穩(wěn)定性良好。有優(yōu)良的阻燃性,為不燃塑料。

2、強度一般,剛性很好,但質(zhì)脆,易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂;不耐苯、汽油等有機溶劑;長期使用溫度可達(dá)260度,在400度的空氣或氮氣中保持穩(wěn)定。通過添加玻璃纖維或其它增強材料改性后,可以使沖擊強度大為提高,耐熱性和其它機械性能也有所提高,密度增加到1.6-1.9,成型收縮率較小到0.15-0.25%,適于制作耐熱件、絕緣件及化學(xué)儀器、光學(xué)儀器等零件。

1、無定形料,吸濕小,但宜干燥后成型。

2、流動性介于ABS和PC之間,凝固快,收縮小,易分解,選用較高的注射壓力和注射速度。模溫取100-150度。主流道錐度應(yīng)大,流道應(yīng)短。

應(yīng)用范圍一般可應(yīng)用于制造PPS管、PPS板材等材料,多用于建筑、家居方面。

pps是分子主鏈上含有苯硫基的熱塑性工程塑料,屬聚醚類塑料。它是于1968年在美國進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),工業(yè)上主要生產(chǎn)方法有溶液聚合法和自縮聚法。pps的分子結(jié)構(gòu)可看出,它是以苯環(huán)和硫原子交替排列構(gòu)成的線性或略帶支鏈的高聚物,分子鏈規(guī)整體性強,由剛性苯環(huán)與柔性硫[1]醚鏈連接起來的主鍵具有剛?cè)嵯酀?jì)的特點,因此pps可以結(jié)晶,熔點高;其次,由于苯環(huán)與硫原子形成共軛。且硫原子尚未處于飽和,經(jīng)氧化后可使硫醚鍵變成亞砜基,或使相鄰大分子形成氧橋支化或交聯(lián),使得熱、氧穩(wěn)定性十分突出;第三,由于硫原子的極性被苯環(huán)共軛及高結(jié)晶度的束縛,使pps呈現(xiàn)非極性或弱極性的特點,因此pps的電絕緣性、介電性、及耐化學(xué)介質(zhì)性也很突出;第四,由于pps與眾多聚合物和添加劑有良好的相容性,可以采用多種手段進(jìn)行改性,以提高其力學(xué)性能和其它性能。

pps塑膠原料的特性

用玻璃纖維增強后的熱性能指標(biāo)更高,它的最高連續(xù)使用溫度達(dá)400度,pps的熱穩(wěn)定性優(yōu)良,加熱至500度時重量損失不明顯,至700度時才會完全降解,它的力學(xué)性能隨溫度的升高下降很少,在232度經(jīng)5000h的熱老化后,其抗彎強度和抗拉強度還能保持50%以上。pps的抗拉強度、抗彎強度等性能在工程塑料中屬中等水平,而伸長率和沖擊強度卻很低,因此在受力構(gòu)件中使用pps通常加入添加劑,如玻纖、碳纖、填料等來增強其力學(xué)性能,pps通過這種改性后,主要力學(xué)性能,如抗拉性能、抗彎性能、壓縮和沖擊強度均有大幅度提高,伸長率卻有下降,改性后的pps能在長期負(fù)荷和熱負(fù)荷的作用下保持高的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性,在低于175度時不溶于任何已知的有機溶劑,pps與一般有機溶劑接觸時不會出現(xiàn)塑件開裂現(xiàn)象。

pps由于分子鏈?zhǔn)怯杀江h(huán)和硫原子交替排列組成,本身具有阻燃作用,無須加入阻燃劑就可以達(dá)到UL-94-VO級水平。它的極限氧指數(shù)可達(dá)44%-53%,與PVC相近,是一種自熄性塑料,pps對紫外線、射線等也很穩(wěn)定,在照射時不會表面發(fā)粘或分解的現(xiàn)象。

pps的主要不足是韌性較差,沖擊強度較低,熔體粘度不夠穩(wěn)定等。

pps的應(yīng)用是以其優(yōu)異的耐熱性為中心,兼顧它的減摩自潤滑性,化學(xué)穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性,阻燃性和電絕緣性等。在化工行業(yè)pps可用作合成、輸送、儲存物料的反應(yīng)罐、管道、閥門、化工泵等,在機械中心pps可制作葉輪、葉片、齒輪、偏心輪、軸承、離合器及耐磨零件;pps的主要用途還是在電子電器領(lǐng)域,如制作變壓器骨架,高頻線圈骨架、插頭、插座、接線架、接觸器轉(zhuǎn)鼓鼓片及各種精密零件等。

物料性能

1、電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,白色硬而脆,跌落于地上有金屬響聲,透光率僅次于有機玻璃,著色、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性良好 。有優(yōu)良的阻燃性,為不燃塑料。

2、強度一般剛性很好,但質(zhì)脆,易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂;不耐苯、汽油等有機溶劑;長期使用溫度可達(dá)260度 ;在400度的空氣或氮氣中保持穩(wěn)定。通過加玻璃纖維或其它增強材料改性后,可以使沖擊強度大為提高耐熱性和其它機械性能。密度增加到1.6-1.9,成型收縮率減小到0.15-0.25% 適于制作耐熱件、絕緣件及化學(xué)儀器、光學(xué)儀器等零件。

3、 成型性能好,無定形料,吸濕小,但宜干燥后成型。

4、流動性介于ABS和PC之間。凝固快、收縮小、易分解,應(yīng)用范圍 一般可應(yīng)用于制造PPS管、PPS板材等材料,多用于建筑、家居方面。

特性

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有吸水率極小,一般只有0.03%左右。PPS的阻燃性好,其氧指數(shù)高達(dá)44%以上;與其他塑料相比,它在塑料中屬于高阻燃材料(純PVC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,尤其沖擊強度比較低。以玻璃纖維增強后會大幅度提高沖擊強度,由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,在工程塑料中少見。純PPS的彎曲模量可達(dá)3.8Gpa,無機填充改性后可達(dá)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(fù)荷下的耐蠕變性好,硬度高;耐磨性高,其1000轉(zhuǎn)時的磨耗量僅為0.04g,填充F4及二硫化鉬后還會進(jìn)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(xué)性能:PPS具有優(yōu)異的熱性能,短期可耐260℃,并可在200~240℃下長期使用;其耐熱性與PI相當(dāng),僅次于F4塑料,這在熱固性塑料中也不多見。

4、電學(xué)性能:PPS的電性能十分突出,與其他工程塑料相比,其介電常數(shù)和介電損耗角正切值都比較低,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,其用量可占30%左右。

5、環(huán)境性能:PPS的最大特點之一為耐化學(xué)腐蝕性好,其化學(xué)穩(wěn)定性能僅次于F4;PPS對大多酸、酯、酮、醛、酚及脂肪烴、芳香烴、氯代烴等穩(wěn)定,不耐氯代聯(lián)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的耐輻射性好。除此之外,pps具有比尼龍更好的耐熱性能,尺寸穩(wěn)定性良好,耐油性和耐藥性俱佳。

應(yīng)用范圍

1、汽車工業(yè):PPS用于汽車工業(yè)占45%左右,主要用于汽車功能件,點火器,加熱器,溫控器,燈座,軸承;如可代替金屬制作排氣筒循環(huán)閥及水泵葉輪,氣動信號調(diào)解器等。

2、機械工業(yè):用于殼體、結(jié)構(gòu)件、耐磨件及密封材料,具體有泵體、閥門、軸承、軸承支架、活塞環(huán)及齒輪等。

3、紡織纖維:用于特殊工業(yè)除塵設(shè)備。

4、薄膜/絕緣紙:用于電機絕緣材料。

加工特性

樹脂廠商提供的PPS為一種相對質(zhì)量比較低(4000~5000)、結(jié)晶度較高(75%)的白色粉末,這種純PPS無法直接塑化成型,只能用于噴涂。用于塑化成型的PPS,必須進(jìn)行交聯(lián)改性處理,使熔體的粘度上升。一般交聯(lián)后的熔融指數(shù)達(dá)到10~20為宜;進(jìn)行玻璃纖維增強PPS的熔融指數(shù)可大一些,但不能大于200。

PPS的交聯(lián)方法有熱交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)兩種,以熱交聯(lián)為主。熱交聯(lián)的交聯(lián)溫度為150~350℃,低于150℃不發(fā)生交聯(lián),高于350℃發(fā)生高度交聯(lián),反而導(dǎo)致加工困難。

化學(xué)交聯(lián)需要加入交聯(lián)促進(jìn)劑,具體的品種有氧化鋅、氧化鉛、氧化鎂、氧化鈷等以及酚類化合物,六甲氧基甲基三聚氰酰胺、過氧化氫、堿金屬或堿土金屬的次氯酸鹽等。

PPS雖有交聯(lián),但流動性下降不多;因此,廢料可重復(fù)使用三次;PPS本身具有脫模性,可不必加入脫模劑;PPS經(jīng)過熱處理可提高結(jié)晶度及熱變形溫度,后處理的條件為:溫度204℃,時間30min。

其他方法

1、注塑:可采用通用注塑機,玻璃纖維增強PPS的熔融指數(shù)以50為宜。注塑的工藝條件為:料筒溫度,純PPS為280~330℃,40%GFPPS為300-350℃;噴嘴溫度,純PPS為305℃,40%GFPPS為330℃;模具溫度120-180℃;注塑壓力,50-130MPA。

2、擠出:采用排氣式擠出機,工藝為:加料段溫度小于200℃;料筒溫度300-340℃,連接體溫度320-340℃,口模溫度300-320℃。

3、模壓成型:適合大型制品,采用兩次壓縮,先冷卻,后熱壓。熱壓的預(yù)熱溫度純PPS為360℃左右15min,GFPPS為380℃左右20min;模壓壓力為10~30Mpa,冷卻到150℃脫模。

4、噴涂成型:采用懸浮噴涂法和懸浮噴涂與干粉熱噴混合法,都是將PPS噴涂到金屬表面,再經(jīng)過塑化、淬火處理而得到涂層;PPS的涂層處理溫度在300℃以上,保溫30min。

PPS的應(yīng)用:

在機械工業(yè)各個領(lǐng)域當(dāng)使用尼龍(PA)、聚甲醛(POM)、聚對苯二甲酸乙二脂(PET)和聚砜(PSU)都有缺陷式不能達(dá)到技術(shù)要求,而使用聚酰亞胺(PI)聚醚醚酮(PEEK)和聚酰胺-酰亞胺(PAI)又價格太高,選擇使用PPS應(yīng)是較理想的工程塑料。

1、機械工業(yè):機械工業(yè)中特別運用于在高濕、強腐蝕的環(huán)境下的部件制備。用于殼體、結(jié)構(gòu)件、耐磨件及密封材料,具體有如:泵殼、泵輪、閥、軸承、軸承支架、活塞環(huán)及齒輪、滑輪、風(fēng)扇、流量計部件、法蘭盤、萬向頭、計數(shù)器、水準(zhǔn)儀等。

2、電子電器:PPS用于電子電器工業(yè)可占30%,它適合于環(huán)境溫度高于200℃的高溫電器元件;可制造發(fā)電機和發(fā)動機上的點涮、電涮托架、啟動器線圈、屏蔽罩及葉片等;在電視機上,可用于高電壓外殼及插座、接線柱及端子板等;在電子工業(yè)、制造變壓器、阻流圈及繼電器的骨架和殼體,集成電路載體;利用高頻性能,制造H級繞線架和微調(diào)電容器等。微型電子元件封裝、連接器、接線器、插座、線圈骨架、馬達(dá)殼、電磁調(diào)節(jié)盤、電視高頻頭軸、繼電器、微調(diào)電容器、保險絲支架、收錄機、磁療器等零部件。還應(yīng)用于精密儀器:電腦、計時器、轉(zhuǎn)速器、復(fù)印機、照相機、溫度傳感器以及各種測量儀表的殼體和部件。

3、汽車工業(yè):PPS用于汽車工業(yè)占45%左右,主要用于汽車功能件;點火器、加熱器、汽化器、離合器、變速器、齒輪箱、軸承支架、燈罩、保險杠、風(fēng)扇、排氣系統(tǒng)以及反光鏡和車燈座的零部件�？纱�替金屬制作排氣筒循環(huán)閥及水泵葉輪,氣動信號調(diào)解器等。

4、家用電器:熱風(fēng)筒、卷發(fā)器、干發(fā)器、燙發(fā)器、微波爐、咖啡煲、干衣機、電熨斗、電飯煲等的防護(hù)涂層和零部件。

5、化學(xué)工業(yè):PPS具有優(yōu)良粘接性和耐蝕性,極宜作化工設(shè)備的襯里。

四、物料干燥工藝

溫度:100~105℃

時間:3hr

2、注塑成型工藝

1)模具溫度:60-80℃

2)料筒溫度:前段:220~260℃中段:290~310℃后段:300~320℃

噴嘴:290~300℃

3)注塑壓力:60~70Mpa

4)注塑速度:中速

5)注塑時間:根據(jù)制件的大小確定,以制件充滿模具,且表面基本冷卻定型為佳。