PPS具有对称的刚性主链,是由重复对位取代的苯环和硫原子组成的结晶聚合物的一部分。PPS是具备高性能,高达280℃的高熔点,可以替代金属的特种工程塑料,位于聚合物性能金字塔的顶端,如图1所示。为此,基于PPS树脂的卓越性能,使其符合要求苛刻的工程塑料项目对材料的要求。
图1聚合物性能金字塔
一、高性能聚苯硫醚树脂的特点
(1)高性能PPS树脂是一种具有高硬度的结晶聚合物。其晶体含量约为65%。结晶速度快、流动性好、成型周期短。
(2)优异的耐热性。其熔点可达275~291℃,热变形温度为135℃,玻璃纤维强化后热变形温度可达260℃。在空气和氮气中,聚苯硫醚的初始和弱化温度约为400℃,在700℃的空气中分解,在1000℃的惰性气体中仍能保持40%的重量。长期使用温度为200~240℃,气体阻隔热阻和长期连续使用的热稳定性优于目前所有的工程塑料。
(3)具有良好的力学性能。具有极高的刚性,表面硬度高,高湿条件下刚性下降极少,并具有优良的耐蠕变性和耐疲劳性、耐磨性,其耐磨性可通过填充氟树脂及碳纤维等润滑剂而大幅提高。
(4)具有优异的耐腐蚀性和耐化学性。除强氧化酸(如浓硫酸、硝酸等)外,还能承受其他酸、碱和盐的腐蚀,不溶于200℃以下的任何有机溶剂,其耐腐蚀性几乎相当于聚四氟乙烯。此外,PPS还具有良好的耐气候和辐射性能,其性能不会受到多次强紫外线和Y射线的照射以及中子辐射的影响。
(5)具有较小的吸水率(仅0.008%)和吸油率。较小的成型收缩和线膨胀系数,其产品尺寸稳定,变形小,即使在一些潮湿、油性腐蚀性气体环境中,仍能保持尺寸稳定性,因此可以用于精密成型。
(6)电性能优异。高性能PPS树脂在高温、高湿下体积电阻率变化很小,其介电常数随温度和频率变化很小,加之离子杂质含量低,能浸渍于260℃的焊锡槽中,所以足够承受表面焊接电子元件的热冲击,适用于对电性能有极高要求的产品。其电阻率高,介电性能低。
(7)高性能PPS树脂熔体黏度极低,流动性好。极易与玻纤润湿接触,因而易于填充,用其制备的玻纤或玻纤-无机填料增强注塑级粒料,抗冲击、抗弯、延展性极高。
(8)高性能PPS树脂对玻璃、铝、不锈钢等的粘接强度非常高。对玻璃的粘接强度甚至比玻璃的黏结力还要大。
二、高性能PPS树脂在工程塑料的应用
作为工程塑料,PPS成型材料具有许多优良特性,可代替金属、热固化性树脂等,为此被广泛应用于各个领域。
?汽车零部件上的应用
汽车零部件用途是未来PPS应用最广泛的领域,如图2所示PPS应用于电驱动单元部件。因为PPS除了具有杰出的连续耐热性、耐药品性(汽油、机油等)等高性能外,还由于可提高生产效率(可注塑成型),使成本大大降低。
图2PPS应用于电驱动单元部件
图3PPS应用于IC调节器
目前PPS除了可以取代以往使用的金属部件和酚醛树脂,PPS在新用途部件上的应用正在加速。特别是在以发动机相关机器为中心的驱动类、制动类、燃料类、照明类、冷却类零件和控制这些机器的控制类零件方面,PPS在汽车零件使用的详细情况如表1所示。
表1PPS在汽车零部件用途明细表
??住宅设施/OA/精密设备上的应用
住宅设备中以热水器为代表的用水相关设备多使用“超硬PPS(40%GF)”。这是由于“超硬PPS(40%GF)”除具有PPS的耐热水性以外,还具有耐压、韧性好的特点。正在逐步替代过去以黄铜为代表的金属材料和变形PPE材料。
因具备低结晶度性能而利于尺寸精度的“改性PPS(30%GF)”适用于精密设备零部件用途。同时,由于具有优异的低摩擦、低磨损性能,适用于对滑动特性有特殊需要的项目用途,如齿轮、轴承等。
在激光复印机、打印机等用途方面,多使用既具有PPS耐热固定性能,又有利于其他特殊类型,如齿轮或轴承周围滑动、导电等。其中PPS在住宅设施/OA/精密设备上的应用,如表2所示。
表2PPS在住宅设施/OA/精密设备上的应用明细表
?电气/电子零部件上的应用
在SMT工序中除高耐热性、精密成型性、尺寸稳定性等以外,PPS还具有不添加阻燃剂就可以达到UL-94V-0级的高度阻燃性。对于以连接器为代表的电气/电子部件来说,这些特性可以称为最好的成型材料。主要使用具有PPS一般特性和适当成型性的玻纤强化/非强化交联型PPS和线型PPS低毛刺型,适用于精密复杂的成型品,如连接器等。
此外,玻纤/矿物填充强化的交联型PPS和线型PPS适用于光学示波器,如对尺寸稳定性和刚性有要求。可超低压成型的PPS适用于微线圈及电子部件的密封。其中PPS在电气/电子零部件上的应用如表3所示。
表3PPS在电气/电子零部件上的应用明细表
?机械工业和化工领域上的应用
近年来,PPS通过化学改性与玻璃纤维、矿物填料或碳纤维等混配成复合材料制成成品在机械工业和化工领域上也