聚苯硫醚(全稱為聚亞苯基硫醚,英文名為Polyphenylene Sulfide,縮寫為PPS),是特種工程塑料第一大品種,被譽(yù)為繼聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚甲醛(POM)、尼龍(PA)、聚苯醚(PPO)之后的“世界第六大工程塑料”,也是八大宇航材料之一。結(jié)構(gòu)式如下:
PPS為白色或米黃色、高結(jié)晶度、硬而脆的聚合物。純PPS密度為1.34g/cm?,改性后密度增大,熔點(diǎn)為280℃ -290 ℃,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為110 ℃左右,結(jié)晶度為55%-65%,空氣中熱分解起始溫度高達(dá)450 ℃,其阻燃性好,氧指數(shù)高達(dá)46%-53%,至今還未發(fā)現(xiàn)200 ℃以下能溶解PPS樹脂的有機(jī)溶劑。
PPS的性能特點(diǎn):
1.耐熱性:
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。
PPS在熱塑性樹脂中耐熱性最高,與聚四氟乙烯和聚酰亞胺相當(dāng)。線型PPS經(jīng)加熱或化學(xué)交聯(lián)可在290 ℃下使用,在氮?dú)饣蚩諝庵?00 ℃無重量損失,在700 ℃的空氣中完全降解,在1000℃的惰性氣體中仍有40%的殘?zhí)柯?,耐熱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出尼龍(PA),熱塑性聚酯(PBT)及聚甲醛(POM)等工程塑料。
2.力學(xué)性能
純聚苯硫醚力學(xué)性能不高,尤其是抗沖擊強(qiáng)度比較低,以玻璃纖維(GF)增強(qiáng)后,抗沖擊強(qiáng)度由27J/m提高到76J/m,拉伸強(qiáng)度由6MPa提高到13.7MPa。聚苯硫醚的彎曲模量可達(dá)3.8GPa,無機(jī)填料填充改性后可達(dá)到12.6GPa,且在載荷下的耐蠕變性好,耐磨性好,還具有一定的自潤滑性能,可代替部分金屬使用。
3.阻燃性:
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(jí)水平。
它的極限氧指數(shù)可達(dá)44%-53%,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%)。
4.耐化學(xué)腐蝕性
PPS是由苯撐結(jié)構(gòu)單元組成,具有高的結(jié)晶度,經(jīng)固化交聯(lián),具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能,其耐腐蝕性僅次于四氟乙烯。PPS能耐除氧化性介質(zhì)以外的所有無機(jī)物質(zhì)及幾乎所有有機(jī)溶劑,只有在溫度超過190℃時(shí)才會(huì)有部分溶解于氯代芳香烴溶劑和雜環(huán)化合物中。必須注意的是,游離的氟、氯、溴及強(qiáng)氧化性介質(zhì)(如王水、硝酸、濃硫酸、鉻酸、氯磺酸、次氯酸等)將對(duì)PPS產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕,原因是在這些介質(zhì)中,硫原子將受到氧化,硫碳鍵受到破壞。但是,即使在100℃以上的溫度下強(qiáng)堿、磷酸、氫氟酸及甲酸、醋酸等有機(jī)酸均不能對(duì)PPS產(chǎn)生腐蝕,諸如搪瓷和鈦材這樣的材料其耐蝕性也不如PPS。
5.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
6.尺寸穩(wěn)定性
聚苯硫醚成型收縮率和線脹系數(shù)較小,一般為0.15-0.30%,最低可達(dá)0.01%。高溫環(huán)境下吸濕后尺寸幾乎不變,吸水率一般只有0.03%左右,在高溫、高濕環(huán)境下使用時(shí)不翹曲、不變型,尺寸穩(wěn)定性好。
PPS的應(yīng)用:
機(jī)械化工
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(duì)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。
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: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(dòng)機(jī)上的點(diǎn)涮、電涮托架、啟動(dòng)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(jí)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(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(cè)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(dòng)信號(hào)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。