PPS/美國雪佛龍菲利普/R-4-220NA 增強級,耐水解 工程塑膠原材料

1 簡介

PPS塑料(聚苯硫醚)

英文名稱:Phenylenesulfide比重:1.36克/立方厘米成型收縮率:0.7%成型溫度：300-330℃。它是一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性特種工程塑料，其突出的特點是耐高溫，耐腐蝕和優(yōu)越的機械性能。PPS是含硫芳香族聚合物，線型PPS在350℃以上交聯(lián)后成熱固性塑料，支鏈型結構PPS為熱塑性塑料。PPS是美國菲利普斯公司于1971年首先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的，***到期后，日本的企業(yè)也開始研發(fā)和生產(chǎn)。日企比較典型的有日本的東麗公司，現(xiàn)階段日本的產(chǎn)量已大于美國的產(chǎn)量。其他一些生產(chǎn)廠家也主要集中在美國、日本和歐洲。

全球五大PPS生產(chǎn)商為菲利普斯、東麗、泰科納、寶理和大日本油墨。我國的天津合成材料研究所、廣州化學試劑二廠、四川自貢化學試劑廠、河北工學院化工系及廣州化工研究所等單位曾有少量小試，但均無法穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)。目前國內(nèi)PPS的銷售商有上海聯(lián)模化工等，到2000年，世界PPS的產(chǎn)量可達到5萬噸/年。PPS的需求為日本占33%，北美占32%，西歐占19%，亞太占16%。

2 介紹

pps為一種白色粉末，平均分子量為0.4-0.5萬，密度為1.3-1.8克每立方厘米，pps有十分優(yōu)異的熱性能。添加玻璃纖維增強后的熱性能指標更高，在232攝氏度經(jīng)5000h的熱老化后，如玻璃纖維、碳纖維、填料等來增強其力學性能，改性后的pps能在長期工作負荷和熱負荷的作用下保持高的力學性能和尺寸穩(wěn)定性，因而可應用于溫度高的受力環(huán)境中。  pps的介電常數(shù)很小，介電損耗相當?shù)�，表面電阻率和體積電阻率對頻率、溫度、濕度的變化不敏感，是優(yōu)良的電絕緣材料，它的耐電弧時間也較長，pps的化學穩(wěn)定性相當好，除了受強氧化酸，如濃硫酸、濃硝酸和王水的侵蝕外，它不受絕大多數(shù)酸堿鹽的侵蝕，具有接近于PTFE的化學穩(wěn)定性。在低于175攝氏度時不溶于任何已知的有機溶劑，pps與一般有機溶劑接觸時不會出現(xiàn)塑件開裂現(xiàn)象。

耐化學性能：目前尚未發(fā)現(xiàn)可在200℃以下溶解聚苯硫醚的溶劑，對無機酸、堿和鹽類的抵抗性***。不耐氯代聯(lián)苯及氧化性酸、氧化劑、王水、過氧化氫及次氯酸鈉等。  PPS的耐輻射性好，耐輻射達到Gy 1×108，是其它工程塑料無法比擬的新材料，在電子、電氣、機械、儀器、航空、航天、軍事等特別是原子彈、中子彈領域，是作為耐輻射理想的優(yōu)良材料。  PPS本身的化學結構相當穩(wěn)定，而且含有阻燃性的元素——硫，因此，PPS具有優(yōu)異的耐燃性。將試片點燃，調(diào)整氧氣與氮氣的流速觀察燃燒情形。而剛好讓試片持續(xù)燃燒的氧氣濃度便是極限氧氣指數(shù)，其值越高，表示耐燃性越佳。純PPS的極限氧氣指數(shù)可高達44，也就具有優(yōu)良的耐燃性。含填充劑或玻璃纖維的PPS的極限氧氣指數(shù)更高，其耐燃性更佳。  純PPS在厚度為0.8mm時便可通過UL-94 V0級�；�本上，除了少數(shù)等級如超韌系列之外，各種等級PPS的UL94燃燒性都是屬于V-0級，在UL 94燃燒性中已是的等級了。超韌系列PPS含有一些增韌劑，會犧牲一些耐燃性。   純PPS及未添加導電物的PPS等級皆具有優(yōu)良的電氣絕緣性質(zhì)。添加碳纖維的PPS等級則有相當?shù)偷捏w積電阻系數(shù)。

3 物理性能

1、電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，白色硬而脆，跌落于地上有金屬響聲，透光率僅次于有機玻璃，著色性耐水性，化學穩(wěn)定性良好。有優(yōu)良的阻燃性，為不燃塑料。

2、強度一般，剛性很好，但質(zhì)脆，易產(chǎn)生應力脆裂；不耐苯、汽油等有機溶劑；長期使用溫度可達260度，在400度的空氣或氮氣中保持穩(wěn)定。通過添加玻璃纖維或其它增強材料改性后，可以使沖擊強度大為提高，耐熱性和其它機械性能也有所提高，密度增加到1.6-1.9，成型收縮率較小到0.15-0.25%，適于制作耐熱件、絕緣件及化學儀器、光學儀器等零件。

4 成型性能

1、無定形料，吸濕小，但宜干燥后成型。

2、流動性介于ABS和PC之間，凝固快，收縮小，易分解，選用較高的注射壓力和注射速度。模溫取100-150度。主流道錐度應大，流道應短。

應用范圍一般可應用于制造PPS管、PPS板材等材料，多用于建筑、家居方面

5 原料概念

  pps是分子主鏈上含有苯硫基的熱塑性工程塑料，屬聚醚類塑料。它是于1968年在美國進行工業(yè)化生產(chǎn)，工業(yè)上主要生產(chǎn)方法有溶液聚合法和自縮聚法。pps的分子結構可看出，它是以苯環(huán)和硫原子交替排列構成的線性或略帶支鏈的高聚物，分子鏈規(guī)整體性強，由剛性苯環(huán)與柔性硫 醚鏈連接起來的主鍵具有剛?cè)嵯酀?/span>的特點，因此pps可以結晶，熔點高；其次，由于苯環(huán)與硫原子形成共軛。且硫原子尚未處于飽和，經(jīng)氧化后可使硫醚鍵變成亞砜基，或使相鄰大分子形成氧橋支化或交聯(lián)，使得熱、氧穩(wěn)定性十分突出；第三，由于硫原子的極性被苯環(huán)共軛及高結晶度的束縛，使pps呈現(xiàn)非極性或弱極性的特點，因此pps的電絕緣性、介電性、及耐化學介質(zhì)性也很突出；第四，由于pps與眾多聚合物和添加劑有良好的相容性，可以采用多種手段進行改性，以提高其力學性能和其它性能。  pps塑膠原料的特性  用玻璃纖維增強后的熱性能指標更高，它的連續(xù)使用溫度達400度，pps的熱穩(wěn)定性優(yōu)良，加熱至500度時重量損失不明顯，至700度時才會完全降解，它的力學性能隨溫度的升高下降很少，在232度經(jīng)5000h的熱老化后，其抗彎強度和抗拉強度還能保持50%以上。pps的抗拉強度、抗彎強度等性能在工程塑料中屬中等水平，而伸長率和沖擊強度卻很低，因此在受力構件中使用pps通常加入添加劑，如玻纖、碳纖、填料等來增強其力學性能，pps通過這種改性后，主要力學性能，如抗拉性能、抗彎性能、壓縮和沖擊強度均有大幅度提高，伸長率卻有下降，改性后的pps能在長期負荷和熱負荷的作用下保持高的力學性能和尺寸穩(wěn)定性，在低于175度時不溶于任何已知的有機溶劑，pps與一般有機溶劑接觸時不會出現(xiàn)塑件開裂現(xiàn)象。    pps由于分子鏈是由苯環(huán)和硫原子交替排列組成，本身具有阻燃作用，無須加入阻燃劑就可以達到UL-94-VO級水平。它的極限氧指數(shù)可達44%-53%，與pvc相近，是一種自熄性塑料，pps對紫外線、射線等也很穩(wěn)定，在照射時不會表面發(fā)粘或分解的現(xiàn)象。  pps的主要不足是韌性較差，沖擊強度較低，熔體粘度不夠穩(wěn)定等。

6 主要用途

  pps的應用是以其優(yōu)異的耐熱性為中心，兼顧它的減摩自潤滑性，化學穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性，阻燃性和電絕緣性等。在化工行業(yè)pps可用作合成、輸送、儲存物料的反應罐、管道、閥門、化工泵等，在機械中心pps可制作葉輪、葉片、齒輪、偏心輪、軸承、離合器及耐磨零件；pps的主要用途還是在電子電器領域，如制作變壓器骨架，高頻線圈骨架、插頭、插座、接線架、接觸器轉(zhuǎn)鼓鼓片及各種精密零件等。  物料性能  1、電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，白色硬而脆，跌落于地上有金屬響聲,透光率僅次于有機玻璃,著****耐水性,化學穩(wěn)定性良好 。有優(yōu)良的阻燃性，為不燃塑料。

2、強度一般剛性很好，但質(zhì)脆，易產(chǎn)生應力脆裂；不耐苯、汽油等有機溶劑；長期使用溫度可達260度 ；在400度的空氣或氮氣中保持穩(wěn)定。通過加玻璃纖維或其它增強材料改性后，可以使沖擊強度大為提高耐熱性和其它機械性能。密度增加到1.6-1.9，成型收縮率減小到0.15-0.25% 適于制作耐熱件、絕緣件及化學儀器、光學儀器等零件。

3、 成型性能好，無定形料，吸濕小，但宜干燥后成型。

4、流動性介于ABS和PC之間。凝固快、收縮小、易分解，應用范圍 一般可應用于制造PPS管、PPS板材等材料，多用于建筑、家居方面。

7 特性應用

特性

（1）一般性能：PPS為一種外觀白色、高結晶度、硬而脆的聚合物，純PPS的相對密度為1.3，但改性后會增大。PPS有吸水率極小，一般只有0.03%左右。PPS的阻燃性好，其氧指數(shù)高達44%以上；與其他塑料相比，它在塑料中屬于高阻燃材料（純PVC的氧指數(shù)為47%、PSF為30%、PA66為29%、MPPO為28%，PC為25%）。

（2）機械性能：純PPS的機械性能不高，尤其沖擊強度比較低。以玻璃纖維增強后會大幅度提高沖擊強度，由27J/m增大到76J/m，增大3倍；拉伸強度由6Mpa增大到137Mpa，增大1倍。PPS的剛性很高，在工程塑料中少見。純PPS的彎曲模量可達3.8Gpa，無機填充改性后可達到12.6Gpa,增大5倍之多。而以剛性著稱的PPO僅為2.55Gpa，PC僅為2.1Gpa。

PPS在負荷下的耐蠕變性好，硬度高；耐磨性高，其1000轉(zhuǎn)時的磨耗量僅為0.04g，填充F4及二硫化鉬后還會進一步得到改善；PPS還具有一定的自潤性。PPS的機械性能對溫度的敏感性能小（3）熱學性能：PPS具有優(yōu)異的熱性能，短期可耐260℃，并可在200~240℃下長期使用；其耐熱性與PI相當，僅次于F4塑料，這在熱固性塑料中也不多見。

（4）電學性能：PPS的電性能十分突出，與其他工程塑料相比，其介電常數(shù)和介電損耗角正切值都比較低，并且在較大的頻率、溫度及溫度范圍內(nèi)變化不大；PPS的耐電弧好，可與熱固性塑料媲美。PPS常用于電器絕緣材料，其用量可占30%左右。

（5）環(huán)境性能：PPS的特點之一為耐化學腐蝕性好，其化學穩(wěn)定性能僅次于F4；PPS對大多酸、酯、酮、醛、酚及脂肪烴、芳香烴、氯代烴等穩(wěn)定，不耐氯代聯(lián)苯及氧化性酸、氧化劑、濃硫酸、濃硝酸、王水、過氧化氫及次氯酸鈉等。PPS的耐輻射性好。除此之外，pps具有比尼龍更好的耐熱性能，尺寸穩(wěn)定性良好，耐油性和耐藥性俱佳。

應用范圍

（1）汽車工業(yè)：PPS用于汽車工業(yè)占45%左右，主要用于汽車功能件，點火器，加熱器，溫控器，燈座，軸承；如可代替金屬制作排氣筒循環(huán)閥及水泵葉輪，氣動信號調(diào)解器等。

（2）機械工業(yè)：用于殼體、結構件、耐磨件及密封材料，具體有泵體、閥門、軸承、軸承支架、活塞環(huán)及齒輪等。

（3）紡織纖維：用于特殊工業(yè)除塵設備。

（4）薄膜/絕緣紙：用于電機絕緣材料。

8 加工方法

加工特性

樹脂廠商提供的PPS為一種相對質(zhì)量比較低（4000~5000）、結晶度較高（75%）的白色粉末，這種純PPS無法直接塑化成型，只能用于噴涂。用于塑化成型的PPS，必須進行交聯(lián)改性處理，使熔體的粘度上升。一般交聯(lián)后的熔融指數(shù)達到10~20為宜；進行玻璃纖維增強PPS的熔融指數(shù)可大一些，但不能大于200。

PPS的交聯(lián)方法有熱交聯(lián)和化學交聯(lián)兩種，以熱交聯(lián)為主。熱交聯(lián)的交聯(lián)溫度為150~350℃，低于150℃不發(fā)生交聯(lián)，高于350℃發(fā)生高度交聯(lián)，反而導致加工困難。

化學交聯(lián)需要加入交聯(lián)促進劑，具體的品種有氧化鋅、氧化鉛、氧化鎂、氧化鈷等以及酚類化合物，六甲氧基甲基三聚氰酰胺、過氧化氫、堿金屬或堿土金屬的次氯酸鹽等。

PPS雖有交聯(lián)，但流動性下降不多；因此，廢料可重復使用三次；PPS本身具有脫模性，可不必加入脫模劑；PPS經(jīng)過熱處理可提高結晶度及熱變形溫度，后處理的條件為：溫度204℃，時間30min。

其他方法

（1）注塑：可采用通用注塑機，玻璃纖維增強PPS的熔融指數(shù)以50為宜。注塑的工藝條件為：料筒溫度，純PPS為280~330℃，40%GFPPS為300-350℃；噴嘴溫度，純PPS為305℃，40%GFPPS為330℃；模具溫度120-180℃；注塑壓力，50-130MPA。

（2）擠出：采用排氣式擠出機，工藝為：加料段溫度小于200℃；料筒溫度300-340℃，連接體溫度320-340℃，口模溫度300-320℃。

（3）模壓成型：適合大型制品，采用兩次壓縮，先冷卻，后熱壓。熱壓的預熱溫度純PPS為360℃左右15min,GFPPS為380℃左右20min;模壓壓力為10~30Mpa，冷卻到150℃脫模。

（4）噴涂成型：采用懸浮噴涂法和懸浮噴涂與干粉熱噴混合法，都是將PPS噴涂到金屬表面，再經(jīng)過塑化、淬火處理而得到涂層；PPS的涂層處理溫度在300℃以上，保溫30min。

PPS的應用：

在機械工業(yè)各個領域當使用尼龍（PA）、聚甲醛（POM）、聚對苯二甲酸乙二脂（PET）和聚砜（PSU）都有缺陷式不能達到技術要求，而使用聚酰亞胺（PI）聚醚醚酮（PEEK）和聚酰胺-酰亞胺（PAI）又價格太高，選擇使用PPS應是較理想的工程塑料。

1、機械工業(yè)：機械工業(yè)中特別運用于在高濕、強腐蝕的環(huán)境下的部件制備。用于殼體、結構件、耐磨件及密封材料，具體有如：泵殼、泵輪、閥、軸承、軸承支架、活塞環(huán)及齒輪、滑輪、風扇、流量計部件、法蘭盤、萬向頭、計數(shù)器、水準儀等。

2、電子電器：PPS用于電子電器工業(yè)可占30%，它適合于環(huán)境溫度高于200℃的高溫電器元件；可制造發(fā)電機和發(fā)動機上的點涮、電涮托架、啟動器線圈、屏蔽罩及葉片等；在電視機上，可用于高電壓外殼及插座、接線柱及端子板等；在電子工業(yè)、制造變壓器、阻流圈及繼電器的骨架和殼體，集成電路載體；利用高頻性能，制造H級繞線架和微調(diào)電容器等。微型電子元件封裝、連接器、接線器、插座、線圈骨架、馬達殼、電磁調(diào)節(jié)盤、電視高頻頭軸、繼電器、微調(diào)電容器、保險絲支架、收錄機、磁療器等零部件。還應用于精密儀器：電腦、計時器、轉(zhuǎn)速器、復印機、照相機、溫度傳感器以及各種測量儀表的殼體和部件。

3、汽車工業(yè)：PPS用于汽車工業(yè)占45%左右，主要用于汽車功能件；點火器、加熱器、汽化器、離合器、變速器、齒輪箱、軸承支架、燈罩、保險杠、風扇、排氣系統(tǒng)以及反光鏡和車燈座的零部件。可代替金屬制作排氣筒循環(huán)閥及水泵葉輪，氣動信號調(diào)解器等。

4、家用電器：熱風筒、卷發(fā)器、干發(fā)器、燙發(fā)器、微波爐、咖啡煲、干衣機、電熨斗、電飯煲等的防護涂層和零部件。

5、化學工業(yè)：PPS具有優(yōu)良粘接性和耐蝕性，極宜作化工設備的襯里。

四、物料干燥工藝

溫度：100~105℃

時間：3hr

2、注塑成型工藝

1）模具溫度：60-80℃

2）料筒溫度：前段：220~260℃中段：290~310℃后段：300~320℃

噴嘴：290~300℃

3）注塑壓力：60~70Mpa4）注塑速度：中速

5）注塑時間：根據(jù)制件的大小確定，以制件充滿模具，且表面基本冷卻定型為佳