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工程塑膠價效比之王:PPS的改性和應用

聚苯硫醚(PPS)具有機械強度高、耐高溫、高阻燃、耐化學藥品效能強等優點;具有硬而脆、結晶度高、難燃、熱穩定性好、機械強度較高、電效能優良等優點。聚苯硫醚PPS是工程塑膠中耐熱性最好的品種之一,一般大於260度、抗化學性僅次於,流動性僅次於尼龍。

工程塑膠價效比之王:PPS的改性和應用

此外,它還具有成型收縮率小(約0。8%),低(約0。02%),防火性好、耐震動疲乏性好等優點。PPS的發展成熟,全球產能達5萬噸/年以上,其價格相對較低,相比於動輒數百元每公斤的其他特種工程塑膠,價效比高,常作為結構性高分子材料使用,並應用於不同領域。

聚苯硫醚(PPS)與聚醚醚酮(PEEK),聚碸(PSF),聚醯亞胺(PI),聚芳酯(PAR),液晶聚合物(LCP)一起被稱為6大特種工程塑膠。

PPS的軟化點為277~282℃,Tg為85~93℃。PPS效能優良,尤其透過增強、改性、共混合金化及原位複合技術製成了用途廣泛的各種複合材料。

工程塑膠價效比之王:PPS的改性和應用

根據結構不同,PPS分為交聯型與直鏈型兩種。直鏈型有優良的韌性和延伸性;交聯型在氧氣存在的情況下能加熱固化,超過200℃熱處理時熔融指數急劇下降,利用該效能可將聚合終了的低黏度PPS透過熱處理製造適合注塑、擠出任意黏度的聚合物。

但是,PPS具有耐衝擊性能差、性脆的致命缺點。未改性的PPS較脆、熱變形溫度低,影響其應用領域和範圍。

為了進一步改善PPS的效能,擴大適用範圍,須對其進行改性,改性方向主要有:

提高強度;

提高衝擊性能;

提高潤滑性;

改善電效能以及研製具有特殊效能的共混材料;

合金化新型材料

研究表明,PPS新增無機填料後仍能與其他聚合物有良好的相容性,這為其合金化和複合改性創造了有利條件。最早開發成功的是PPS與氟塑膠共混合金,此後形成了合金系列。PPS 合金化後拉伸強度、彎曲強度、抗衝擊性能、耐熱效能大幅提高,為進一步的擠出、吹塑成型工藝的實施提供了可能。

目前,全世界銷售的PPS複合改性品種多達200餘種,主要有GF增強、碳纖維(CF) 增強、無機填料填充、GF和填料共同填充增強等共混改性。

以下8項PPS改性配方例項和改性研究進展,供參考:

抗靜電 PPS

PPS 粉50% (質量分數,下同),天然鱗片狀石墨5%,導電性石墨2% ,硫酸鈣二水合物微粉22% ,GF 21% 。測試結果表明 : 該配方抗靜電性、成型加工流動性、力學 效能及尺寸穩定性均優良,可應用於錄影機、電視和電腦的碟片及光碟機,以及要求有抗靜電的光電器 材或電磁器材。

纖維填充PPS

PPS 18%~54%,聚苯醚(PPE) 6%~42%,無機纖維40%,相容劑適量。測試結果表明:該配方耐熱性、尺寸穩 定性好,可應用於汽車氣缸蓋。

無機物填充PPS

PPS 29%~91%,白雲石(平均粒徑2。5μm) 9%~71%。測試結果表明:該配方有優良的剛性、尺寸穩定性及阻燃性,並有極好的表面光滑性、高強度、熱穩定性,可應用於電器、機械的插接件。

PPS的潤滑及耐磨

聚四氟乙烯(PTFE)20%~60%,PPS40%~80%。測試結果表明:該配方兼有PPS的成型加工性和力學強度,並且具有PTFE極好的潤滑性,可應用於抗磨及耐磨材料。

PPS與工程塑膠合金

PPS 40% ~90% ,聚醯亞胺(PI) 5%~55% ,PPE 5% ~55%,相容劑適量。測試結果表明:該配方製得的產品易於上漆,具有較高的衝擊性能和尺寸穩定性,可應用於汽車外裝飾材料。

高剛性、高耐熱PPS配方

線性PPS40%,線性不飽和化合物(帶有烴基、羰基、酸酐或環氧官能團的線性不飽和化合物)40%,珠光雲母粉8%,有機或無機纖維12% 。測試結果表明: 該配方的耐熱性和剛性優異,同時具有良好的加工效能、耐衝擊和潤滑性,可應用於電器、電子和精密儀器的鑄封材料。

氧化鋅晶須(ZnOw )增強PPS

PPS100份(質量份數下同),ZnOw 35份,偶聯劑0。1~1。0份,其他助劑適量。透過ZnOw改性PPS並輔以GF,可製得拉伸強度高、抗靜電效能好的複合材料。當ZnOw 新增質量份數為30份,GF新增質量份數為30份時,拉伸強度達128。5MPa,表面電阻率達4。3×109Ω。測試結果表明: PPS /ZnOw 抗靜電覆合材料具有優良的吸波效能,可應用於微波發熱材料和電波吸收材料,在諸多領域具有廣泛的應用前景。

奈米二氧化矽( Nano-SiO2 )改性PPS

PPS100份,Nano-SiO2 3。0份,偶聯劑0。1~1。0份,其他助劑適量。測試結果表明:Nano-SiO2能顯著提高PPS的力學效能和綜合性能,充分顯示出無機奈米粒子在塑膠改性中的優異特性。

PPS高階應用領域

PPS 的應用是以其優異的耐熱性為中心,兼顧其減摩自潤滑性、化學穩定性、尺寸穩定性、阻燃性、電絕緣性和介電特性及優良的力學效能等,使其在航空航天、核工業、電子電氣、食品與藥品工業等高新技術領域作為耐高溫、高阻燃、高剛性、高電效能、高黏接性的非金屬材料獲得廣泛應用。

由於PPS固有的阻燃性,屬於本質阻燃材料,使其無須新增阻燃劑即可達到高阻燃等級,因而被美國航天航空總署(NASA) 認為是防火安全性最好的塑膠, 並被選為空間技術八大專用材料之一。

工程塑膠價效比之王:PPS的改性和應用

PPS 在民用工業領域也獲得一席之地,如在化工行業中,可製作合成、輸送、儲存物料的反應罐、管道、閥門、化工泵等;

在機械行業中,可製作葉輪、葉片、齒輪、偏心輪、軸承、離合器、耐磨零件及傳動部件;

工程塑膠價效比之王:PPS的改性和應用

PPS用於電子聯結器

在電子電氣方面,可製作變壓器骨架、高頻線圈骨架、插頭、插座、接線架、接觸器轉鼓鼓片及各種精密零件等;

發動機活塞環

在汽車行業中,可製作發動機活塞環、排氣迴圈閥、汽車流量閥等。

除此之外,PPS還可以用於其他諸多領域,如環保領域:PPS纖維濾料,應用於冶煉、化工、建材、火電、燃煤鍋爐等行業高溫惡劣的工況條件,是一種優質高效耐高溫濾料;餐具領域:用於製作筷子,勺子,碗盤等餐具。

總之,經過改性後,PPS可以彌補各方面效能不足,價效比高,可以應用到不同領域。

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