聚苯硫醚PPS结构合成与PPS性质用途

聚苯硫醚(Poly Phenylene Sulfide,简称PPS)又称聚苯撑硫、聚次苯基硫醚,是分子主链上含有苯硫基的热塑性工程塑料,已成功地应用在电子、电器、汽车、航空航天等领域。化学结构如下:

聚苯硫醚PPS结构式

PPS的合成主要有溶液聚合法和自缩聚法。

1、溶液聚合法:是以对二氯苯和硫化钠为原料:
2、自缩聚法:以卤代苯硫酚金属盐为原料,在氮气保护下自缩聚

PPS结构与性质关系:

1、苯环和硫原子交替排列构成的线性聚合物,分子链规整性强,因此结晶很高。
2、由刚性苯环与柔性硫醚键连接起来的主链具有刚柔兼备的特点
3、苯环与硫原子共轭,且硫原子尚未饱和,经氧化可使硫醚键变为亚砜基和砜基,或者苯环和相邻大分子形成氧桥而交联,并没使主链断裂,因此热氧稳定性突出,最高连续使用温度可达260℃,热分解温度可达522℃。
4、硫原子的极性被苯环共轭及高结晶度束缚,整个聚合物呈现出非极性或弱极性的特点,因此电绝缘性和耐化学介质性很突出。
5、由于聚苯硫醚与许多的聚合物和添加剂有良好的相容性,因此可以通过共混、增强、合金化等手段改性,以提高其物理力学性能。

PPS可以通过注塑和挤出成型加工成塑料制品,也可经过双向拉伸制成薄膜和纺丝制成纤维,还可通过填充增强制成复合材料。

PPS的主要特性如下:

(1)力学性能:聚苯硫醚的拉伸强度、弯曲强度等在工程塑料中属中等水平,伸长率和冲击强度比较低;在保持其耐热性、阻燃性和化学稳定性的特点下,添加玻璃纤维、碳纤维及无机填料来提高力学性能。

(2)具有优异的耐热稳定性,其热变形温度在260℃以上,在空气中于700℃降解,可在200~240℃下连续使用,在低于400。C的空气或氮气中较稳定,基本无质量损失,在1 OOo℃惰性气体中仍能保持40%的质量,且机械性能在高温下不降低;

(3)耐化学腐蚀性能好:与聚四氟乙烯(PTFE)相近,能抵抗酸、碱、烃、酮、醇、酯、氯烃等化学品的侵蚀,低于175℃以下不溶于现已知的任何有机溶剂,只有在175℃以上时才溶于氯代萘中。

(4)电气性质相当稳定:聚苯硫醚的介电常数很小,介电损耗相当低,表面电阻和体积电阻对频率、温度、湿度的变化不敏感,是优良的电绝缘材料,它的耐电弧时间也较长。即使在高温、高湿、高频率条件下仍具有优良的电性能。

(5)阻燃性能好:氧指数为46%~53%,在火焰上能燃烧,但不会滴落,且离火自熄,发烟率低于卤化聚合物,不需添加阻燃剂就可达到uL一94 V—o标准;

(6)尺寸稳定性好:其成型收缩率及线性膨胀系数较小,成型收缩率为0.15%~0.30%,最低可达0.01%,吸水率低,长期暴露在水中其尺寸的改变量几乎可以忽略,在有机物中尺寸的改变量也相当有限;在高温或高湿条件下仍表现出良好的尺寸稳定性。

(7)粘结性能好:PPS树脂对玻璃、铝、不锈钢等有非常高的黏结强度,对玻璃的黏结强度甚至大于玻璃的内聚力,超声波焊接是极佳的粘接方式。

(8)加工性能良好:尽管PPS的熔融温度较高,但粘度低,流动性好,结晶速度快,成型周期短。

(9)耐辐照性能好:计量达1×108Gy,是其它工程塑料无法比拟的,广泛用于电子、军工、航天。

(9)复合材料性能:PPS树脂的熔体黏度非常低,流动性良好,极易与各种填料润湿;用玻纤或无机填料增强的树脂,具有极高的抗冲击性,抗弯曲及延展性。

PPS的短板:由于PPS的相对分子质量低,数均平均相对分子质量为5500,再加上PPS主链上大量的苯环增加了高分子链的刚性,使其脆性、冲击韧性不高,从而在一定程度上限制其应用。解决方法是对PPS进行改性,或者合成出高分子量PPS。

PPS的主要用途:

PPS的用途十分广泛,主要应用于汽车、电子电气、机械行业、石油化工、制药业、轻工业以及军工、航空航天等特殊领域。部分例子如下:

1、电子电器:微型电子元件封装、变压器开关、小型电路板、高压接线柱、中波滤波器、插座、灯座、微调电容器、锅炉传感器支架、保险基座、电子马达支架、屏蔽罩、电池箱体等。

2、机械石油化工产业:PPS相比不锈钢更为耐用,在极端环境下成本效益更高。油泵组件、油田下坠球、阀座及阀门、压缩机活塞环、计量仪表、各种齿轮偏心轮、喷嘴、机械密封垫、外罩及支架等各种机械设备。

3、汽车交通:温度传感器、汽化器、进气管、暖风口支架、调温器支架外壳、叶轮、泵体指针环、循环水泵外壳、刹车制动器支架、 传动装置、制动锁、流量泵、汽油泵、点火器。轨道交通:扣件、垫片、绝缘子。

4、航天航空军事:航天飞机:接插件、气动信号调节柱、传感器外罩、自润滑推力轴承、发动机齿轮。导弹:外壳的燃烧层、垂直尾翼部份。核潜艇:耐核幅照的零部件

5、PPS纤维:PPS树脂还被制成了高性能的特种纤维和薄膜等产品,使其在环保应用领域和清洁能源领域有了更加广泛的应用。PPS纤维的主要应用:用于生产除尘袋,以减少燃煤电站中灰尘的排放量,是PPS具有较高附加值的应用之一。

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发布者

高分子

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