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高剛性PPS 美國泰科納 0309P4 0317C1

概念

  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(qiáng)，由剛性苯環(huán)與柔性硫醚鏈連接起來的主鍵具有剛?cè)嵯酀?jì)的特點(diǎn)，因此pps可以結(jié)晶，熔點(diǎn)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(diǎn)，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。

2 特性

  (1)pps塑膠原料的常用特性

  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有十分有意的熱性能。用玻纖增強(qiáng)后的熱性能指標(biāo)更高，它的連續(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(shí)重量損失不明顯，至700度時(shí)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(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度還能保持50%以上。pps的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等性能在工程塑料中屬中等水平，而伸長率和沖擊強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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，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?/span>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，它的耐電狐時(shí)間也較長，pps的化學(xué)穩(wěn)定性相當(dāng)好，除了受強(qiáng)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度時(shí)不溶于任何已知的有機(jī)溶劑，pps與一般有機(jī)溶劑接觸時(shí)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(shí)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(qiáng)度較低，熔體粘度不夠穩(wěn)定等。

3 主要用途

  pps的主要用途

  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(jī)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。

4 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(jī)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(qiáng)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(jī)溶劑.長期使用溫度可達(dá)260度 ?在400度的空氣或氮?dú)庵斜３址€(wěn)定。通過加玻璃纖維或其它增強(qiáng)材料改性后?可以使沖擊強(qiáng)度大為提高?耐熱性和其它機(jī)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。 成型性能 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

5 簡介

5.1 聚苯硫醚

英文名稱:Phenylenesulfide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(diǎn)是耐高溫，耐腐蝕和優(yōu)越的機(jī)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(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的，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,歐洲。

  全球五大PPS生產(chǎn)商為菲利普斯,東麗,泰科納,寶理,大日本油墨。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)?；さ龋?000年，世界PPS的產(chǎn)量可達(dá)到5萬t/a。PPS塑膠原料的最大需求為日本占33%，北美占32%，西歐占19%，亞太占16%。

5.2 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(jī)玻璃,著****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(qiáng)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(jī)溶劑.長期使用溫度可達(dá)260度，在400度的空氣或氮?dú)庵斜３址€(wěn)定。通過加玻璃纖維或其它增強(qiáng)材料改性后，可以使沖擊強(qiáng)度大為提高，耐熱性和其它機(jī)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。

5.3 成型性能

  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

6 特性應(yīng)用

  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。

  (2)機(jī)械性能:純PPS的機(jī)械性能不高，尤其沖擊強(qiáng)度比較低。以玻璃纖維增強(qiáng)后會大幅度提高沖擊強(qiáng)度，由27J/m增大到76J/m，增大3倍;拉伸強(qiáng)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(jī)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(shí)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(jī)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)耐化學(xué)性能:PPS的最大特點(diǎn)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。

  (6)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%)。

7 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(diǎn)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)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(jī)和發(fā)動機(jī)上的點(diǎn)涮、電涮托架、啟動器線圈、屏蔽罩及葉片等;在電視機(jī)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。

  (3)機(jī)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。

  (4)紡織纖維:用于特殊工業(yè)除塵設(shè)備。

  (5)薄膜/絕緣紙:用于電機(jī)絕緣材料。

7.1 加工方法

  加工特性

  樹脂廠商提供的PPS工程塑料為一種相對質(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(qiáng)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，目前以熱交聯(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(shí)間30min。

  加工方法

  (1)注塑:可采用通用注塑機(jī)，玻璃纖維增強(qiáng)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(jī)，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。

7.2 應(yīng)用

  在機(jī)械工業(yè)各個(gè)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(jià)格太高，選擇使用PPS應(yīng)是較理想的工程塑料。

  1、機(jī)械工業(yè):機(jī)械工業(yè)中特別運(yùn)用于在高濕、強(qiáng)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(jì)部件、法蘭盤、萬向頭、計(jì)數(shù)器、水準(zhǔn)儀等。

  2、電子電器: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(xiǎn)絲支架、收錄機(jī)、磁療器等零部件。還應(yīng)用于精密儀器:電腦、計(jì)時(shí)器、轉(zhuǎn)速器、復(fù)印機(jī)、照相機(jī)、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(diǎn)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(xiǎn)杠、風(fēng)扇、排氣系統(tǒng)以及反光鏡和車燈座的零部件?？纱娼饘僦谱髋艢馔惭h(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(jī)、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。

7.3 干燥工藝

  溫度:100~105℃

  時(shí)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:60~70Mpa4)注塑速度:中速

  5)注塑時(shí)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

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