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特种工程塑料聚苯硫醚(PPS)简介以及应用领域

发布时间:2020-10-14作者:admin

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特种工程塑料聚苯硫醚简介
1聚苯硫醚性质
聚苯硫醚(英文名为Polyphenylene Sulfide,缩写为PPS)是一种白色或米黄色粉状物,其结构为苯环和硫的重复相连,结构式为(C6H4S)n,密度1.34-1.36g/cm3,熔点280-290℃,连续使用温度200℃~240℃,分解温度为>400℃。
聚苯硫醚特性
    PPS中硫原子与苯环交互整齐排列,由于苯环结构的刚性和耐热性以及苯环与硫之间化学键的稳定性,赋予其分子高度稳定的化学键特性,并易于堆积成热安定性较强的结晶格子,具有优良的热稳定性、化学稳定性、尺寸稳定性、耐腐蚀性以及电性能等。
(1)耐热性能优异:其熔点超过280℃,热变形温度超过260℃,长期使用温度为220-240℃。在空气中于700℃降解,在1000℃惰性气体仍保持40%的重量,短期耐热性和长期连续使用的热稳定性均优于目前所有的工程塑料。经特殊改性的品种,热变形温度可达350℃以上。
(2)自身具有阻燃性:聚苯硫醚阻燃性可达到UL94-0级,氧指数(LOI)>57%。 聚苯硫醚自身的化学结构使其具有良好的难燃烧性能,无需加入阻燃剂。
(3)机械性能好:其刚性极强,表面硬度高,洛氏硬度>100HR,拉伸强度>170 MPa ,弯曲强度>220MPa,缺口冲击强度>16 MPa,弯曲模量>3.5×104,并具有优异的耐蠕变性和耐疲劳性。  
 (4)耐化学药物性能优异:PPS具有与PTFE(聚四氟乙烯)相媲美的优异耐化学药品性。目前尚未发现可在200℃以下溶解聚苯硫醚的溶剂,对无机酸、碱和盐类的抵抗性极强。  
 (5)尺寸稳定性好:成型收缩率很低,小于0.0025%,吸收率小于0.05%,线性热膨胀系数也小。在高温、高湿条件下仍表现出良好的尺寸稳定性。故在机械、化工、仪器、仪表和航空、航天、舰船等各个方面都具有广泛用途。  
(6)电性能优异:聚苯硫醚在高温、高湿、高频条件下仍具有优良的电性能,其体积电阻率为1×1016Ω.cm,表面电阻率为1×1015Ω,电气强度>18KV/mm.  
(7)耐磨性突出:通过填充氟树脂和碳纤维等润滑剂,可大幅度提高其耐磨性,摩擦系数在0.01-0.02。  
(8)耐幅射:耐幅射达到Gy 1×108,是其它工程塑料无法比拟的新材料,是电子、电气、机械、仪器、航空、航天、军事等领域特别是原子弹、中子弹耐辐射唯一理想的优良材料。  
(9)加工性能好:PPS树脂的熔体粘度低,流动性好,极易与玻纤润湿接触,因此填充填料容易,用其制备的玻纤或无机填料增强注塑级粒料,具有极高抗伸缩性,抗冲击性,抗弯曲及延展性。在其熔点以上可以统一成形。  
(10)与金属和非金属粘接性能好:PPS特别对玻璃、铝、钛、不锈钢等具有非常高的粘结强度,附着力达到1级。对玻璃的粘结性能好,极宜作化工设备的衬里。
PPS树脂通过填充改性、多种成型方法加工和精密成型,可制作各种管、板、丝、膜、布以及零部件,PPS成型加工性优良,流动性好,可进行薄壁、长流程的注射成型,有“塑料黄金”之称。可广泛的用于纺织、汽车、电子电器、机械仪表、石化专用设备、国防军工、航空航天、专用电器等领域;通过填充碳纤维、氟树脂等润滑剂,可以大幅度提高摩擦磨损特性。
2.特种工程塑料聚苯硫醚(PPS)应用领域
聚苯硫醚(PPS)是一种具有优良的特种工程塑料,目前已经从特种工程塑料的第一类发展成为继聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、改性醚(MPPO)和热塑性聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)之后的第六大通用工程塑料,也是八大宇航材料之一。2008年5月,包括“纤维级PPS树脂及纺长丝工业生产”在内的“工程塑料及特种高分子材料产业化关键技术”已经被列入“十一五”国家科技支撑计划重点项目,国家将拨款5000万元支持相关科研单位重点开发该技术。
PPS作为国家大力支持发展的一种新型材料, PPS应用前景十分广阔,在很多行业中发展潜力巨大。科技部在“十一五”国家科技攻关计划中,也将其列为重大产业化研发内容,以下是聚苯硫醚的一些主要的应用领域:
2.1环保产业
PPS作为一种不可缺少的化工环保新材料,其纤维织物可长期地暴露在酸性环境之中,在高温环境中使用,过滤效率较高,是能耐磨损的少数几种化学纤维之一,可用于工业燃煤锅炉的高温烟气袋式除尘成套设备过滤织物,在湿态酸性环境中,在接触温度为232 ℃和运行温度190 ℃以下,其使用寿命可达3 年左右。用该纤维制成针刺毡带用于造纸工业的烘干上,由PPS纤维制成的非织造布过滤织物在93 ℃的50 %硫酸中具有良好的耐蚀性,强度保持率无显著影响,在93 ℃、10 %氢氧化钠溶液中放置2 周后,其强度也没有明显的变化,是较为理想的环保型耐热和耐腐蚀材料。
2.2汽车工业
在汽车工业, PPS常用作汽化器、进化器、汽化泵、坐椅基座、水箱水室、排气处理装置零件、连接器、配油器零件、散热器零件、转向拉杆端部支座、车灯反光镜、灯座、刹车零件、离合器零件、温度传感器、转动零件、油泵等,也常用于制作动力制动装置和动力导向系统的旋转式叶片、温度传感器、进气管、汽油泵等。特别是当前随着汽车轻量化和低成本的发展趋势,机械性能好、尺寸精度高、耐高温、耐腐蚀的聚苯硫醚在汽车工业中制作的零件数量越来越多,应用潜力巨大。
2.3纺织行业
PPS纤维又名聚对苯硫醚纤维,具有优良的纺织加工性能,吸湿率较低,且熔点高于目前工业化生产的其他熔纺纤维,可纺制成线密度为38. 89~44. 44 tex 的单丝。由聚苯硫醚纤维加工成的制品很难燃烧,将其置于火焰中时虽会发生燃烧,但一旦移去火焰,燃烧会立即停止,燃烧时呈黄橙色火焰,并生成微量的黑烟灰,燃烧物不脱落,形成残留焦炭,表现出较低的延燃性和烟密度。其主要用途是这种纤维的针刺非织造布或机织物,可用于热的腐蚀性试剂的高性能工业滤布,其单丝或复丝织物还可用作除雾材料。此外,还可用作干燥机用帆布、缝纫线、各种防护布、耐热衣料、电绝缘材料、电解隔膜、刹车用摩擦片、耐辐射的宇航用布等。
2.4电子电气工业
电子电气是应用聚苯硫醚最早也是最普遍的行业,通常用作各种接插件、线圈管、固态继电器、电动机转筒、马达炭刷、固定座、电容器护罩、磁传感器感应头、接线器、插座、线圈骨架、微调电容器,保险器基座等。聚苯硫醚以其尺寸稳定性好,也常用于制作各种精密仪器仪表零件,如照相机、转速表、齿轮、电子手表、光学读取头、微波炉、复印机、计算机、CD 等的零件。聚苯硫醚也是性能良好的电子封装材料和机械密封材料,在特殊半导体制造过程中取代环氧树脂作为封装材料或用于制作电子工业的特种用纸。在家用电器行业,由于聚苯硫醚薄膜是最好的达到F 级的绝缘材料,可用于制造电风扇和微波炉支架、干衣机、咖啡煲、电饭煲、热风筒、烫发器、空调压缩机等,也可制作电容器、阻抗电子元件、扁平线圈骨架、电线包覆物、掩盖物、汽化器隔膜、热敏印刷材料、柔软磁盘,电子摄影用感光带等。
2.5军工国防领域
在船舶、航空航天以及军事方面聚苯硫醚的用途也非常广泛,除在一些常规武器制造方面应用较多外,还用于制作歼击机和导弹垂直尾翼、导弹燃烧室、航空航天飞行器接插件、线圈骨架、仪表盘、计数器、水准仪、流量计、万向头、密封垫等诸多部件,特别是用于制作隐形战斗机和轰炸机主要部件及核潜艇耐核辐射零件,也可制作枪支、头盔、军用帐篷、器皿、宇航员用品、军舰和潜艇的耐腐蚀耐磨零部件。目前美国正在制造的新型战车和英国研制的塑料坦克等都用到了聚苯硫醚材料。
2.6化工行业
由于聚苯硫醚注塑制品具有良好的耐蠕变性能、黏接性能和耐腐蚀性能,线膨胀系数低,尺寸稳定性十分良好,极宜用作化工设备的衬里,可以制成各种耐高温、耐腐蚀的  
2.7建材行业
经玻纤、碳纤增强后,聚苯硫醚有很高的机械强度和阻燃性能,经特殊加工后,可以做抗静电材料和抗高频射线材料。这些材料制成板材后,可用于核设施、高频环境、IT行业的机房,大功率发射与接收等场所的地板、墙板和装置材料。聚苯硫醚树脂的熔体黏度非常低,流动性良好,极易与玻纤润湿接触,因此填充物料容易,用其制备的玻纤或玻纤- 无机填料增强的注塑级粒料,具有极高的抗伸性、抗冲击性、抗弯曲及延展性,可用于制作各种特殊用途的建筑材料。此外,低相对分子质量的聚苯硫醚还可以制作特种涂料,由于能抵抗酸、碱、氯代烃、烷烃、酮、醇、酯等化学品的侵蚀,广泛用于油井设施、管道、防爆设备、化工装备、船舶等防腐。

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