聚苯硫醚的熱性能及應(yīng)用

1、聚苯硫醚的熱性能及應(yīng)用 聚苯硫醚的熱性能及應(yīng)用 摘 要：隨著高分子材料科學(xué)的開展，聚合物的開展方向向著功能性材料開展。聚苯硫醚作為通用工程塑料高性能化、特種工程塑料低本錢化的材料品種之一，其耐熱材料、阻燃材料、摩擦材料和聚合物合金等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用而逐漸成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。本文簡要介紹了聚苯硫醚的性能、應(yīng)用領(lǐng)域等方面的一些情況。 關(guān)鍵詞：聚苯硫醚 性能 應(yīng)用 一、聚苯硫醚的熱性能 聚苯硫醚全稱為聚次苯基硫醚。PPS是一種重要的結(jié)晶度較高的耐高溫、高強(qiáng)度熱塑性材料，其結(jié)構(gòu)式： PPS的Tg約為85，Tm約為285，具有優(yōu)良的耐熱穩(wěn)定性。在空氣中于700發(fā)生降解，可在200240下連續(xù)使用，在低

2、于400的空氣或氮?dú)庵休^穩(wěn)定，根本上無質(zhì)量損失，在1000惰性氣體中仍然保持40%的質(zhì)量，短期耐熱性和長期連續(xù)使用的熱穩(wěn)定性均優(yōu)于目前所有的工程塑料。 PPS樹脂性能特點(diǎn)如下： 1.耐熱性能優(yōu)異，阻燃性好。在1.86MPa應(yīng)力下的熱變形溫度為260。經(jīng)化學(xué)交聯(lián)后耐600，在加熱到500時質(zhì)量損失小于5%，且在高溫下力學(xué)性能不降低。PPS化學(xué)結(jié)構(gòu)中70%為芳香環(huán)，30%為硫，氧指數(shù)高于40，可達(dá)UL94 V-0級。 2.力學(xué)性能好，剛性極強(qiáng)。外表硬度高，并具有優(yōu)異的耐蠕變性和耐疲勞性，耐磨性突出，通過填充氟樹脂和碳纖維等潤滑劑，可大幅度提高其耐磨性。尺寸穩(wěn)定性好，成型收縮率很小，吸水率低，線性熱

3、膨脹系數(shù)很小，在高溫、高濕條件下仍表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性。 3.耐腐蝕、耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異，目前尚未發(fā)現(xiàn)可在200以下溶解PPS的溶劑，對無機(jī)酸、堿和鹽類的抵抗性也很強(qiáng)，具有與PTFE相近的化學(xué)穩(wěn)定性【1】。 4.介電性能優(yōu)良。介電常數(shù)為3.95.1，介電強(qiáng)度為1317kV/ mm，具有具有較低的電感應(yīng)率和介質(zhì)損耗，同時很高的外表電阻率、體積電阻率，能保持優(yōu)良的絕緣性能。在高溫、高濕、高頻率等環(huán)境中仍具有優(yōu)良的電性能。 5.加工性能好。PPS樹脂的熔體粘度非常低，流動性良好，結(jié)晶速度快，成型周期短，適宜注射成型加工機(jī)械強(qiáng)度高、剛性大、尺寸穩(wěn)定性好的薄壁或精密尺寸的制品。用其制備的玻璃纖維具有高

4、抗沖擊性、抗彎曲性及延展性。 二、PPS的合成工藝【2】 PPS的合成方法有很多種：硫磺和苯的聚合；對二鹵苯和硫磺的溶液聚合；對鹵硫酚的自縮合；堿金屬硫化物與對鹵苯的溶液縮聚；二苯二硫醚在路易斯酸作用下的聚合等。工業(yè)生產(chǎn)中的方法只有兩種：硫化鈉法和硫磺溶液法。 1.硫化鈉法 硫化鈉法又名Phillips法，是由美國Phillips石油公司研制開發(fā)成功并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。是由一定量的對二氯苯和無水硫化鈉在極性溶劑中通過縮合反響生成聚苯硫醚。工業(yè)生產(chǎn)中一般采用N-甲基吡咯烷酮作溶劑。將N-甲基吡咯烷酮、硫化鈉及一定少量的NaOH依次加人反響釜中，向反響釜通入N2，然后加熱升溫，直到所蒸餾物中水分含量

5、到達(dá)一定要求，此時反響釜內(nèi)溫度為200205，讓反響釜冷卻至170左右，參加對二氯苯和適量的N-甲基吡咯烷酮作溶劑，將反響釜密封，再調(diào)節(jié)溫度緩慢升至230270，反響36h，然后將產(chǎn)物冷卻、別離、洗滌、烘干得聚苯硫醚樹脂。該方法優(yōu)點(diǎn)是原料來源容易，反響得產(chǎn)品質(zhì)量好產(chǎn)率高，缺點(diǎn)是工業(yè)生產(chǎn)的流程較長，對于反響的硫化鈉純度要求用于過高，所得產(chǎn)品中含有極少量的鈉離子，這使產(chǎn)品的一些性能例如耐濕性、電氣特性和成型性等有所下降。 2.硫磺溶液法 在175250、N-甲基吡咯烷酮作為溶劑的下，使硫磺和二氯苯在常壓下縮聚，生成聚苯硫醚。將六甲基磷酰三胺溶劑、工業(yè)片堿、各類助劑以及硫磺加人到反響釜中，升溫，開始

6、反響，反響完成后脫水，后降溫，向體系中參加對二氯苯，進(jìn)行縮聚反響810h后停止反響，用水對固相物用洗滌。經(jīng)過洗滌后的樹脂經(jīng)過枯燥后造粒得聚苯硫醚顆粒。該法的優(yōu)點(diǎn)是采用硫磺做硫源，含量穩(wěn)定，準(zhǔn)確配料較為容易，所得產(chǎn)品質(zhì)量較好，溶劑易于回收再利用， 反響產(chǎn)生的“三廢較少。其反響周期短，降低了投資和生產(chǎn)本錢，且能耗低，溶劑、單體利用率高。缺點(diǎn)是技術(shù)難度較大，在工業(yè)生產(chǎn)中不易解決硫磺提純問題，而且在反響過程中參加了金屬、金屬離子鹽類、醛類及有機(jī)酸等復(fù)原劑助劑，使反響的副產(chǎn)物增加。 三、PPS的應(yīng)用 PPS是一種新型熱塑性工程塑料，具有耐高溫、耐燃、耐輻射以及高強(qiáng)度、高模量等性能，還有良好的黏結(jié)能力。因

7、此，它廣泛應(yīng)用于電子電器、汽車、機(jī)械、航天航空等領(lǐng)域，已經(jīng)越來越受人們重視，可代替汽車凸輪和進(jìn)氣管。該材料的大致應(yīng)用分布為：電子電器領(lǐng)域占40%，汽車制造領(lǐng)域占30%，機(jī)械領(lǐng)域占20%，其他領(lǐng)域占10%?！?】 1.電子電器以及家用電器 電子電氣是應(yīng)用聚苯硫醚最早也是最普遍的行業(yè)， 用于制造大型開關(guān)、各種接插件、固態(tài)繼電器、印刷線路板、電子儀表板、線圈骨架等。聚苯硫醚以其尺寸穩(wěn)定性好， 也常用于制作各種精密儀器儀表零件， 如照相機(jī)、電子手表、光學(xué)讀取頭、微波爐、計算機(jī)等的零件。家電產(chǎn)品由于PPS薄膜是最好的到達(dá)F級的絕緣材料，可制作電視機(jī)零件、電熨斗、暖風(fēng)機(jī)、微波爐等的零部件。 2.汽車 汽車

8、工業(yè)中PPS主要用于發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火器、排氣管等耐高溫、耐腐蝕的零件。如發(fā)動機(jī)零件、接頭、燃料注入系統(tǒng)、散熱器零件、傳感器、離合器零件、油泵排氣零件、泵制動系統(tǒng)、燈具及電器或其合金作發(fā)動機(jī)內(nèi)罩等。特別是當(dāng)前隨著汽車輕量化和低本錢的開展趨勢， 機(jī)械性能好、耐高溫、耐腐蝕、尺寸精度高的PPS在汽車工業(yè)中制作的零件數(shù)量越來越多， 應(yīng)用潛力巨大。 3.機(jī)械行業(yè) PPS可用于制造齒輪、軸承、泵及各類精密零部件，例如泵殼體及葉輪、流量計、閥門、隔熱板、壓縮機(jī)零件、滑輪、發(fā)動機(jī)分配器蓋板及凸輪帶履層、調(diào)節(jié)器零件、精密儀器的齒輪、計算機(jī)零部件等。目前在國內(nèi)PPS已經(jīng)用來制造齒輪、密封環(huán)、軸承、及許多采油、煤礦井下

9、部件。 4.石油、化工行業(yè) 由于PPS注塑制品具有良好的耐蠕變性能、黏接性能和耐腐蝕性能， 尺寸穩(wěn)定性十分好， 非常適用于化工設(shè)備的襯里， 可以制成各種耐高溫、耐腐蝕的稀硫酸水解罐、排氣閥和出料閥以及石油化工機(jī)械中的泵殼、葉輪、風(fēng)機(jī)、葉片和過濾器等。 5.其它用途 在紡織行業(yè)中，PPS可制備耐熱腐蝕性試劑的高性能的特種布料。輕工行業(yè)中用于造紙設(shè)備、體育用品如球桿、網(wǎng)球拍、漁桿等。建筑行業(yè)中，經(jīng)特殊加工后， 可以做抗靜電材料和抗高頻射線材料，這些材料制成板材后， 可用于核設(shè)施、高頻環(huán)境裝置材料。此外， 低相對分子質(zhì)量的聚苯硫醚還可以制作特種涂料， 由于能抵抗酸、堿、氯代烴等化學(xué)品的侵蝕， 廣泛用于油井設(shè)施、管道、船舶等防腐。 四、結(jié)語 聚苯硫醚為高性能的根底材料，是國家急需的高性能材料之一，大力開發(fā)耐高溫、高磨損聚苯硫醚樹脂，積極研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的聚苯硫醚樹脂技術(shù)，不僅可以打破美、日、歐洲等國對我國長期的產(chǎn)品技術(shù)壟斷和進(jìn)口壁壘，而且還可以進(jìn)一步推