聚苯硫醚是一种新型功能工程塑料,其分子中含有对苯硫醚的重复结构单元,分子主链上含有苯硫醚,其分子质量为10000~50000。聚苯硫醚是一种无结晶熔点的线型或支链聚合物。交联前为线型结构,交联后为热固性结构,当被充分加热和冷却时,可以软化到一定程度。
聚苯硫醚是由硫化钠和二氯苯在强极性溶剂中缩聚而成。生产方法包括麦式法、对卤代苯硫酚盐自缩聚法、芳香族多卤化物和碱金属硫化物溶液缩聚法等。
聚苯硫醚的相对密度为1.36,树脂为白色粉末或颗粒,硬脆,结晶度高,熔融黏度强。聚苯硫醚有两种类型的分子质量,即低分子质量和高分子质量。由于熔流值高,难以直接模塑成型,所以除喷涂外,其他方法在成型时都要经过一定程度的交联,并掺入一定量用于注塑、模压和挤出成型的玻璃纤维或无机填料中。高分子质量聚苯硫醚不需交联,可直接用于塑料制品的加工。
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。
1.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。
2.?工程塑料品种概述
工程塑料是一种可以作为结构材料长期承受机械应力,并在较宽的温度范围和较为苛刻的化学物理环境下使用的塑料材料。工程塑料与一般塑料相比,具有更优异的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性等优点,并且与金属材料相比,具有重量轻,便于复杂的产品设计,成型时能耗小等优点。工程塑料在电子电器、建筑、汽车、机械、航空航天等工业部门的应用非常广泛。工程塑料按用量、性能和适用范围分为通用工程塑料和专用工程塑料两大类。
其中,通用工程塑料主要包括尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)等以及近年来在工程塑料应用中发展迅速的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
特种工程塑料是指一种综合性能高、长期使用温度在150℃以上的工程塑料,主要包括聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)、聚砜(PSF)等具有独特优异物理性能的特种工程塑料。
3.?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。
(1)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
PPS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