概述 性质 PPS的结构与性能特点 应用领域 制备方法
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聚苯硫醚

聚苯硫醚,26125-40-6,结构式
聚苯硫醚
  • CAS号:26125-40-6
  • 英文名:POLY(1,4-PHENYLENE SULFIDE)
  • 中文名:聚苯硫醚
  • CBNumber:CB6317773
  • 分子式:C8H11NO3S
  • 分子量:201.24284
  • MOL File:26125-40-6.mol
聚苯硫醚化学性质
安全信息
  • WGK Germany :3

聚苯硫醚性质、用途与生产工艺

  • 概述 聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide,缩写PPS)是分子中含有对亚苯基硫醚重复结构单元的聚合物,是一种新型功能性工程塑料。聚苯硫醚是一种其分子主链上带有苯硫基 S 的热塑性工程塑料,分子量是10000~50000,是一类具有支链,无结晶熔点、高粘度聚合物.交联前是一种线型结构,交联后,呈热固性,若给予充分加热冷却还能软化到一定程度,一次并非真正热固性塑料。聚苯硫醚是硫化钠与二氯苯在强极性溶剂(六甲基磷酸胺)中,在220℃~225℃下缩聚而成。生产方法有麦式法、傅式法、对一卤苯硫酚盐缩聚法、芳香多卤化物与碱金属硫化物溶液缩聚法等。聚苯硫醚相对密度为1.36,树脂为白色粉末或颗粒状,硬而脆,结晶度高,熔融粘度(303℃)7?03~2?05Pa?s.聚苯硫醚有低分子量和高分子量两种,低分子量聚苯硫醚,其分子量在4000~5000之间,熔流值在3000~4000范围。由于熔流值高,难于直接模塑成型,因此除了喷涂外,用于其他方法成型时须经过一定程度的交联,并渗入一定量的玻璃纤维或无机填料,用于注塑、模压和挤出成型。高分子量聚苯硫醚可以不经过交联直接用于加工塑料制品。
  • 性质 聚苯硫醚为白色至微黄色粉末,玻璃化转变温度150 °C,热变形温度>260 °C,具有较高的热稳定性,可在280 °C时连续使用。具有自熄性。耐化学腐蚀性优异,对有机醇、酮、酸、酯、芳香烃、氯代烃以及无机酸、碱、盐均稳定。溶于氯代联苯,不溶于170 °C以下的大多数溶剂。自身是绝缘体,但氧化或掺杂后可成为半导体。
    聚苯硫醚的综合性能如下:
    相对密度 1.34
    抗张强度(Mpa) 70
    伸长率(%) 3
    缺口冲击强度(Kj/m) 1.4
    无缺口冲击强度(Kj/m) 20.6
    马丁耐热(℃) 266
    燃烧性 不燃
    洛式硬度(R) 124
    吸水率(%) 0.02
    介电常数(103Hz) 3.3
    介电常数(106Hz) 3.1
    介电损耗(103Hz) 0.0068
    电阻率(Ω?cm) 3?012
    击穿电压(Kv/mm) 13.4
    耐电弧性(s) 185
  • PPS的结构与性能特点 聚苯硫醚分子结构简单,分子链是由苯环经硫原子交替连接而成,使苯环的π电子部分交叠,能量进一步降低形成稳定的共轭结构。其中苯环结构赋予聚苯硫醚以刚性的特点,硫醚键为聚苯硫醚提供柔顺性。不仅具有一般工程塑料的性能,而且具有某些独特的性能,主要表现在以下几个方面。
    1、耐热性
    聚苯硫醚具有优异的热稳定性,制品的热变形温度大于260℃,长期使用温度为200 ℃-220 ℃,短期可承受260 ℃的高温。PPS在热塑性树脂中耐热性最高,与聚四氟乙烯和聚酰亚胺相当。线型PPS经加热或化学交联可在290 ℃下使用,在氮气或空气中400 ℃无重量损失,在700 ℃的空气中完全降解,在1000℃的惰性气体中仍有40%的残炭率,耐热性远远超出尼龙(PA),热塑性聚酯(PBT)及聚甲醛(POM)等工程塑料。
    2、耐化学腐蚀性
    PPS是由苯撑结构单元组成,具有高的结晶度,经固化交联,具有优异的耐化学腐蚀性能,其耐腐蚀性仅次于四氟乙烯。PPS能耐除氧化性介质以外的所有无机物质及几乎所有有机溶剂,只有在温度超过190℃时才会有部分溶解于氯代芳香烃溶剂和杂环化合物中。必须注意的是,游离的氟、氯、溴及强氧化性介质(如王水、硝酸、浓硫酸、铬酸、氯磺酸、次氯酸等)将对PPS产生严重腐蚀,原因是在这些介质中,硫原子将受到氧化,硫碳键受到破坏。但是,即使在100℃以上的温度下强碱、磷酸、氢氟酸及甲酸、醋酸等有机酸均不能对PPS产生腐蚀,诸如搪瓷和钛材这样的材料其耐蚀性也不如PPS。
    3、阻燃性
    聚苯硫醚自身具有阻燃性能,不加阻燃剂即可达UL-94-V0级,在火焰上能燃烧,但是不会溅落,离火时自熄,发烟率低于氯化聚合物。
    4、电性能
    与其他工程塑料相比,聚苯硫醚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、温度和湿度范围内仍能保持良好的绝缘性能。聚苯硫醚耐电弧性好,可与热固性塑料相媲美,常用于电气绝缘材料,其用量可占30%左右。
    5、力学性能
    纯聚苯硫醚力学性能不高,尤其是抗冲击强度比较低,以玻璃纤维(GF)增强后,抗冲击强度由27J/m提高到76J/m,拉伸强度由6MPa提高到13.7MPa。聚苯硫醚的弯曲模量可达3.8GPa,无机填料填充改性后可达到12.6GPa,且在载荷下的耐蠕变性好,耐磨性好,还具有一定的自润滑性能,可代替部分金属使用。
    6、尺寸稳定性
    聚苯硫醚成型收缩率和线胀系数较小,一般为0.15-0.30%,最低可达0.01%。高温环境下吸湿后尺寸几乎不变,吸水率一般只有0.03%左右,在高温、高湿环境下使用时不翘曲、不变型,尺寸稳定性好。
    7、加工性能
    聚苯硫醚熔融粘度低且流动性好,可用诸如挤出、注射、轧制等常用加工方法进行处理,同时可以精密成型。因为PPS具有良好的耐腐蚀性能和粘接性能,它可以与玻璃、铝、陶瓷、钢材、银、镀铬、镀镍制品和不锈钢等多种材料很好地粘结。可制成薄膜、膜片和纤维,使其应用范围进一步扩大。当然,聚苯硫醚也存在不足之处,纯聚苯硫醚制品的脆性较大,韧性较差,焊接强度不高,非晶部分玻璃化转变温度低(Tg=85℃),超过90℃,许多机械性能就会降低。聚苯硫醚成型加工时要求模具温度较高(l30℃-150℃),熔融过程粘度不稳定,在空气中高温易氧化交联,限制了其应用。
  • 应用领域 在国际市场上,聚苯硫醚PPS树脂主要运用在工程塑料、纤维、涂层以及薄膜等若干领域,各个领域在市场上所占的比例如下:塑料80% 纤维10% 涂料5% 薄膜5% 。
    具有高耐磨和自润滑特性的PPS合金被广泛用于机械、汽车、航空航天及军事领域;具有优良抗冲击强度和阻燃性能的PPS合金,主要用于机械行业、电子电气和汽车工业;此外,还有被用于电线电缆等通讯信息行业中。塑料级PPS在PPS树脂中所占的比例最大、应用最广。PPS制成的器件无需阻燃剂,吸湿小,电绝缘性优良,可以经受清洗剂、焊液等腐蚀介质的侵蚀;PPS的粘结性突出,可制成电子封装材料,用于有特殊要求的电子元器件和集成电路的封装;此外,PPS合金可替代部分金属材料,制成部分汽车零部件,如水箱、汽化器、离合器、油泵等;甚至,包括航天和商业飞行器的起落架及机翼部件等都会用到PPS塑料;由于生理惰性,PPS还广泛应用于食品与医药工业。
    PPS涂层密集性好,耐腐蚀,交联后最高使用温度达300℃,广泛应用于石油化工、医药食品、军工、电子仪表等行业,如腐蚀性环境中的管道、阀门、釜体、储罐、不粘锅等。制成纯PPS薄膜或利用层压技术制备的PPS复合薄膜,可用于电绝缘材料、电子部件、汽车配件、隔膜材料、装饰材料等,以及粘接带、打印机零件、耐热食品包装材料等,还能制成导电膜。
    PPS纤维耐热性好,与PET、PA树脂相似,PPS树脂经拉伸处理后,其强度和模量等性能均有所提高,因而可以开发在薄膜和纤维方面的新应用。PPS 纤维具有优异的耐化学腐蚀性(200 ℃下无溶剂可溶)、200~220 ℃ 长期使用的热稳定性、阻燃(LOI≥ 35)、耐辐射(GY≥ 1×107)和良好的机械性能及优良的电绝缘性能等特点,是一种新型的特种功能纤维。
  • 制备方法 PPS的合成方法有:Genvresse 路线,Macallum 法,对卤苯硫酚金属盐自缩聚,硫化钠法,环状苯硫醚齐聚物(CPS)开环聚合,二(4-卤代苯基)二硫化物自由基聚合反应,二苯基二硫醚的氧化反应,硫磺溶液法等。
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