聚砜树脂的用途详述及制备方法

背景及概述^[1]

聚砜树脂(PSF)是20世纪60年代中期以后出现的一种热塑性特种工程塑料，其结构特点决定了它所具有的优异性能，并且其产品质轻、成本低，不但可取代各种塑料，也可代替金属，能用注射、挤出、模压等通用的方法进行加工，聚砚树脂在电子电气、汽车和航空、卫生和医疗器械、食品和日用品、胶粘剂和涂料、膜材料和一般工业等领域内已获得了广泛的应用，并且保持稳定的增长势头，被誉为“万用高效工程塑料”。随着聚砜树脂逐渐应用于高端科技领域，应用范围的逐渐拓展，对聚砜产品性能要求也更加严格，因此，对聚砜树脂的老化性能研究极其重要。

特性和用途^[2]

砜聚合物中有聚砜、聚醚砜、聚苯砜（PPSU）等多种，聚砜是砜类塑料中的一种，系无定形、热塑性树脂。因其高分子的材料结构，链节中含有醚（—O—）键和砜（—SO2—）键，因而具有韧性、透明性和非常高的耐热性，热变形温度为174～221℃，连续使用温度在160～190℃范围内。此外还具备固有的阻燃性，即使燃烧发烟量也很少，耐化学品性能高、可靠性好，可满足苛刻的安全要求。聚砜是热稳定性高，透明性好，水解稳定性优良，模型收缩率低，生物相容性好，电性能和机械性能适中，对酸、碱、醇、脂肪烃和盐溶液的抵抗性优良的产品，也是国内特种工程塑料产业化最早、产能和需求的一个品种。

聚砜类塑料与其他材料如聚醚酰亚胺、聚碳酸酯（PC）甚至传统材料如金属和玻璃等相比较，有其独特之处，它比聚碳酸酯更具优良的水解稳定性和热稳定性，而且高温蠕变性较低，它又比聚醚酰亚胺更具较好的冲击性能、光学性能和耐酸性能。聚砜类塑料因其一定的通透性可用作中空纤维超过滤器，广泛用于水处理工业，利用它的气体选择渗透性，其复合薄膜可用于气体分离；利用它的微波透过性和对食品与人体无毒的特性，可用作微波炉用食品包装容器；利用它抗水蒸气的能力可用作医疗托盘等用品；利用它的耐辐照性能可用作原子能发电站核心元件；利用它的耐化学品特性可用作化工厂装备的耐腐蚀涂料和防锈漆；利用它的电性能和机械性能，可广泛用于汽车、飞机和电气/电子工业中。聚砜在食品卫生、医疗用器具等方面优良的安全卫生性能，已得到了美国农业部（USDA）、美国食品医药管理局（FDA）和美国国家卫生基金会（NSF）的认可，也符合日本卫生福利部告示20号的要求。

改性^[2]

为得到高性能、高功能的材料可对聚砜进行必要的改性，这方面的文献报道已很多，如PSF/ABS、PSF/PET、PSF/PBT、PSF/PC、PSF/PPS、PSF/PEK、PSF/PA、PSF/PI、PSF/PMMA、PSF/环氧树脂、PSF/有机硅树脂、PSF/氟树脂、PSF/双酚A二氰酸树脂等合金。从应用角度来讲，聚砜与ABS、聚对苯二甲酸乙二酯

（PET）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚碳酸酯组成的合金较为成熟，但既要改善性能又要降低成本的常用方法是采用矿物填充、玻璃或碳纤维增强，目前，聚砜的改性品种商品化仍然只有阿莫科高性能产品公司的Mindel系列，该产品系列可以满足各种用途的需要。

制备^[2-3]

聚砜是由二苯酚的二碱金属盐（如双酚A二钠盐）和活性芳族二卤化物（如4，4′-二氯二苯基砜）聚合而成的芳族聚砜聚合物。聚砜生产通常采用法纳姆（Farnham）的亲核取代反应，反应式如下：

聚砜产品的生产工艺从聚合物合成的角度来讲，工业合成的方法几乎完全采用亲核取代缩聚路线。生产方法有一步法和二步法，二步法合成反应是先由双酚A与碱原位反应生成双酚A二钠盐，随后与4，4′－二氯二苯基砜进行亲核取代反应。一步法合成聚砜的方法是用碳酸氢钾或碳酸钾代替氢氧化钠合成聚砜，此法可以缩短合成步骤，避免脱水工序，缩短反应时间，在提高产量方面很有潜力，但目前的生产仍然采用二步法来完成。

主要参考资料

[1] 聚砜树脂的发展动态

[2] 聚砜及其老化性能研究进展

[3] 来源：精细化学品配方·二