聚苯硫醚

聚苯硫醚 1.综述： 英文名称: Polyphenylene sulfide，简称PPS. 聚苯硫醚化学式  ：      中文名称: 聚苯硫醚,是一种新型高性能热塑性树脂 聚苯硫醚是一种结晶性的聚合物。未经拉伸的纤维具有较大的无定形区(结晶度约为5%)，在125℃时发生结晶放热，玻璃化温度为93℃；熔点281℃。拉伸纤维在拉伸过程中产生了部分结晶，(增加至30%)，如在130—230℃温度下对拉伸纤维进行热处理，可使结晶度增加到60—80%。因此，拉伸后的纤维没有明显的玻璃化转变或结晶放热现象，其熔点为284℃。随着拉伸热定形后结晶度的提高，纤维的密度也相应增大，由拉伸前的1.33g/cm3到拉伸后的1.34g/cm3，经热处理后则可达1.38g/cm3。 PPS是一种综合性能优异的特种工程塑料。PPS具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料,在电子电器、航空航天、汽车运输等领域获得成功应用。近年来，国内企业积极研发，并初步形成了一定的生产能力，改变了以往完全依赖进口的状况。但是，中国PPS技术还存在产品品种少、高功能产品少、产能急待扩大等问题，这些将是PPS下一步发展的重点。 pps具有机械强度高、耐高温、高阻燃、耐化学药品性能强等优点;具有硬而脆、结晶度高、难燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良等优点。 PPS是工程塑料中耐热性最好的品种 之一，热变形温度一般大于260度、抗化学 性仅次于聚四氟乙烯，流动性仅次于尼龙。 此外，它还具有成型收缩率小（约0.08%），吸水率低（约0.02%），防火性好、耐震动疲乏性好等优点。 PPS塑料缺点：脆性大、韧性差，耐冲击强度低，经过改良以后，可以获得十分优异的综合性能，市场出售的产品均为其改良的产品. 比重 2.聚苯硫醚的特性与应用： 一 、特性 （1）一般性能： 聚苯硫醚为一种外观白色、高结晶度、硬而脆的聚合物，纯聚苯硫醚的相对密度为1.3，但改性后会增大。聚苯硫醚有吸水率极小，一般只有0.03％左右。聚苯硫醚的阻燃性好，其氧指数高达44％以上；与其他塑料相比，它在塑料中属于高阻燃材料（纯PVC的氧指数为47％、PSF为30％、PA66为29％、MPPO 为28％，PC为25％）。 （2）机械性能： 纯聚苯硫醚的机械性能不高，尤其冲击强度比较低。以玻璃纤维增强后会大幅度提高冲击强度，由27J/m 增大到76J/m，增大3倍；拉伸强度由6Mpa增大到137Mpa，增大1倍。聚苯硫醚的刚性很高，在工程塑料中少见。纯聚苯硫醚的弯曲模量可达3.8Gpa，无机填充改性后可达到12.6Gpa，增大5倍之多。而以刚性著称的PPO仅为2.55Gpa，PC仅为2.1Gpa。 聚苯硫醚在负荷下的耐蠕变性好，硬度高；耐磨性高，其1000转时的磨耗量仅为0.04g，填充F4及二硫化钼后还会进一步得到改善；聚苯硫醚还具有一定的自润性。聚苯硫醚的机械性能对温度的敏感性能小（3）热学性能： 聚苯硫醚具有优异的热性能，短期可耐260℃，并可在200~240℃下长期使用；其耐热性与PI 相当，仅次于F4塑料，这在热固性塑料中也不多见。 （4）电学性能：聚苯硫醚的电性能十分突出，与其他工程塑料相比，其介电常数和介电损耗角正切值都比较低，并且在较大的频率、温度及温度范围内变化不大；聚苯硫醚的耐电弧好，可与热固性塑料媲美。聚苯硫醚常用于电器绝缘材料，其用量可占30％左右。 （5）环境性能：聚苯硫醚的最大特点之一为耐化学腐蚀性好，其化学稳定性能仅次于F4；聚苯硫醚的耐辐射性好。 二、应用范围 （1）汽车工业：聚苯硫醚用于汽车工业占45％左右，主要用于汽车功能件；如可代替金属制作排气筒循环阀及水泵叶轮，气动信号调解器等。油箱传感器一般也用聚苯硫醚制作。 （2）电子电器：聚苯硫醚用于电子电器工业可占30％，它适合于环境温度高于200℃的高温电器元件；可制造发电机和发动机上的点涮、电涮托架、启动器线圈、屏蔽罩及叶片等；在电视机上，可用于高电压外壳及插座、接线柱及端子板等；在电子工业、制造变压器、阻流圈及继电器的骨架和壳体，集成电路载体；利用高频性能，制造H级绕线架和微调电容器等。 （3）机械工业：用于壳体、结构件、耐磨件及密封材料，具体有泵体、阀门、轴承、轴承支架、活塞环及齿轮等。 (4) 家电：微波炉三脚架，电吹风叶片等。 3.国外PPS生产情况： 目前全球PPS树脂的生产能力已经超过5万吨/年，成为特种工程塑料的第一大品种和继聚碳、聚酯、聚甲醛、尼龙及聚苯醚等五大工程塑料之后的第六大工程塑料品种。其生产格局是：只有美国、日本和中国掌握PPS树脂的工业化生产制造技术，拥有生产能力和产品。俄罗斯、印度正在积极进行PPS树脂工业化生产的研发。美国雪佛龙菲利普斯公司、吴羽化学工业公司（包括佛特隆公司）和大日本油墨化学工业公司是全球最主要的三大PPS树脂生产商。 在新兴的PPS树脂生产商和产品中，以日本吴羽化学工业公司和其推出的Fortron PPS——第二代线性高分子量PPS树脂（其复合改性料由日本宝理公司生产、销售）的发展最引人注目。该树脂生产工艺先进，产品质量好，性能优，特别是它全面改善了PPS耐冲击性能差、性脆的致命缺点。此外，Fortron PPS可以直接制造纤维和薄膜，加之树脂本色浅，可制成各种色泽鲜艳的制品，因而成为PPS树脂的发展方向并受到广泛欢迎。其生产能力也迅速扩展，与Ryton PPS一道成为PPS树脂的两大主要品牌。 1990年前后，由于国际经济环境的影响，日本PPS厂家的平均开工率只维持在35%的低水平。到1994年，开工率达额定生产能力的60%左右。进入21世纪后，由于市场需求旺盛，开工率明显提高。特别是进入2004年后，尽管原油价格持续上涨导致PPS树脂价格上涨10%，但树脂仍然供不应求，各家公司更是开足马力进行树脂的生产。同时，一些公司纷纷准备扩建生产装置，如雪佛龙菲利普斯、大日本油墨化学工业公司和出光石油化学工业公司更分别提出建设万吨级生产装置的计划。 国际上PPS复合粒料的生产厂商和产品规格、型号众多，其中供应中国的主要以雪佛龙菲利普斯（包括东丽-菲利普斯公司）的Ryton PPS系列、日本宝理公司的Fortron PPS系列、大日本油墨公司的DIC PPS系列以及美国塞拉尼斯旗下的泰科纳（Ticona）Fortron PPS系列为主。 4.中国PPS的发展： 中国PPS的研究和生产始于上世纪70年代初期，先后有二十多家企业建立了PPS树脂合成中试或生产装置，但是普遍存在技术水平低，工艺不过关的致命弱点。 近年来，国内从事PPS复合材料生产开发的单位较多，如晨光化工研究院、北京市化工研究院、广州化工研究院等在PPS玻纤增强、碳纤维及无机矿物填充增强PPS的成型加工及应用领域、北京玻璃钢研究院在连续纤维增强制备PPS复合板材、中山大学在PPS/碳纤维复合材料研究方面取得较大成绩。但国内的复合粒料生产厂仍然存在产量小，品种单一的问题，大多以通用品种——玻璃纤维增强料及无机物填充改性品种为主。一些高性能或特殊品种的PPS复合粒料与合金目前仅有四川华拓公司（即现在的德阳化学科技有限公司，是华通投资控股有限公司的全资子公司）、四川大学等少数单位有部分产品销售。 5.PPS的前景与发展目标 目前中国PPS改性与复合粒料的市场总需求量大于8000吨/年，且增长很快，年需求增长率高达15%-20%。消费的PPS产品型号仍以通用品种0%-40%玻璃纤维增强料为主，应用以电子电器、精密机械为主，在汽车、摩托以及石油、化工领域的消费也在稳步增长。随着中国电子电器、汽车行业的高速发展，PPS的市场前景极为广阔，预计2005年中国PPS粒料的市场需求量将达到10000吨/年。国内外多家厂商和投资者有意介入PPS树脂生产线或者建设新的PPS树脂工业化生产线。中国市场正在形成PPS生产的国内外双重竞争态势，这将有利于PPS在国内的进一步推广以及市场和应用领域的扩展，并开拓国际市场。 预计未来5年内，PPS的需求量还将有年均10%以上的增长率。目前全球PPS生产与需求已趋于紧张，随着社会的发展，汽车和电子工业对PPS的总需求量还将进一步扩大。这给全球的PPS树脂生产商扩大生产提供了机会，同时，也为中国PPS产业带来巨大的机遇。 结合国内外PPS及新材料的发展动向，在发展新型PPS类材料品种，开发PPS新合成方法的基础上还应当着力抓好新型改性料及专用料的研制开发，积极开发新型PPS复合材料改性品种，尽快建立更大的规模化生产装置等。其中，尽快建立5000-8000吨/年级的PPS树脂生产线，是中国PPS发展的当务之急。这是发展中国高性能结构材料所必须的战略举措，对打破国外技术限制和封锁，满足国民经济以及军工各领域对高性能结构材料的需求意义极为重大。 6.聚苯硫醚的成型加工 一．加工特性 树脂厂商提供的聚苯硫醚为一种相对质量比较低（4000~5000）、结晶度较高（75％）的白色粉末，这种纯聚苯硫醚无法直接塑化成型，只能用于喷涂。用于塑化成型的聚苯硫醚，必须进行交联改性处理，使熔体的粘度上升。一般交联后的熔融指数达到10~20为宜；进行玻璃纤维增强聚苯硫醚的熔融指数可大一些，但不能大于200。聚苯硫醚的交联方法有热交联和化学交联两种，目前以热交联为主。热交联的交联温度为150~350℃，低于150℃不发生交联，高于350℃发生高度交联，反而导致加工困难。化学交联需要加入交联促进剂，具体的品种有氧化锌、氧化铅、氧化镁、氧化钴等以及酚类化合物，六甲氧基甲基三聚氰酰胺、过氧化氢、碱金属或碱土金属的次氯酸盐等。聚苯硫醚虽有交联，但流动性下降不多；因此，废料可重复使用三次；聚苯硫醚本身具有脱模性，可不必加入脱模剂；聚苯硫醚经过热处理可提高结晶度及热变形温度，后处理的条件为：温度204℃，时间30min。 二．加工方法 （1）注塑：可采用通用注塑机，玻璃纤维增强聚苯硫醚的熔融指数以50为宜。注塑的工艺条件为：料筒温度，纯聚苯硫醚为280~330℃，40％GF聚苯硫醚为300 -350℃；喷嘴温度，纯聚苯硫醚为305℃，40％GF聚苯硫醚为330℃；模具温度120-180℃；注塑压力，50-130 MPA。