聚苯硫醚

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。 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 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。 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。 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。