PPS聚苯硫醚剖析課件

1、高性能聚苯硫醚樹脂授課老師：王雁冰匯 報(bào) 人： 周如金主要內(nèi)容聚苯硫醚簡(jiǎn)介聚苯硫醚合成聚苯硫醚結(jié)構(gòu)與性能聚苯硫醚應(yīng)用聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide）定義：聚苯硫醚 是聚芳硫醚類中重要的一種，是分子鏈中含有苯硫基的熱塑性聚合物。聚苯硫醚（PPS）分子主鏈由苯環(huán)和硫原子交替排列，結(jié)構(gòu)規(guī)整性好。主鏈含大量的苯環(huán)賦予聚苯硫醚以剛性，硫醚鍵又提供一定的柔順性。聚苯硫醚（Polyphenylene sulfide）聚苯硫醚（PPS）呈白色或近白色，分子規(guī)整性好，結(jié)晶度最高可達(dá)75%，是一種硬而脆的聚合物。相對(duì)密度為1.36，熔點(diǎn)為280-290，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為110。聚苯硫醚（P

2、olyphenylene sulfide）聚苯硫醚（PPS)是一種新型的高性能熱塑性樹脂，具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性，絕緣性和耐腐蝕性，其熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、電性能等綜合性能。長(zhǎng)期耐熱性高達(dá)220，屬于特種工程塑料。聚苯硫醚通過復(fù)合改性后，制成不同性能與品級(jí)的特種工程塑料來使用，是迄今為止世界上性價(jià)比最高的特種工程塑料，被稱為第一大特種工程塑料。因其產(chǎn)能的增加和成本的下降，PPS 又被列在了通用工程塑料的排行中，成為繼聚碳酸酯、聚醋、聚甲醛、尼龍和聚苯醚之后的第六大工程塑料。PPS的合成主要有溶液聚合法和自縮聚法溶液聚合法是以對(duì)二氯苯和硫化鈉為原料，在極性有機(jī)溶劑如六甲基磷酸三胺（HPT）或N甲

3、基吡洛烷酮（NMP），溫度為175350、常壓下進(jìn)行溶液聚合制備聚苯硫醚，反應(yīng)副產(chǎn)物為氯化鈉，反應(yīng)式為PPS的合成 自縮聚法是以鹵代苯硫酚金屬鹽為原料，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于200250下自縮聚制備聚苯 硫醚，反應(yīng)副產(chǎn)物為鹵化金屬鹽，反應(yīng)式為： 式中 X為 Br或Cl； M為 Na，Cu，Li，KPPS的合成 1.硫磺溶液法 2.氧化聚合法 3.Macallum法PPS的合成通常合成出來的PPS是一種平均分子量?jī)H在4000-5000左右，而結(jié)晶度高達(dá)75的白色粉末。它的相對(duì)密度為1.362，熔點(diǎn)285，熔融指數(shù)高達(dá)30004000g/10 min（343,0.5 MPa負(fù)荷、2 mm噴嘴下測(cè)試）。在

4、170以下不溶于現(xiàn)已知的任何有機(jī)溶劑，這種低分子量的聚合物力學(xué)性能很低，只能作防腐涂層外，無法直接作為塑料使用。PPS的合成為了使PPS應(yīng)用于塑料工業(yè)，必須對(duì)其熱處理以適當(dāng)提高分子量并降低熔融指數(shù)通過對(duì)不同溫度下聚苯硫醚原粉熱處理后的紅外光譜分析，發(fā)現(xiàn)熱處理后聚苯硫醚分子結(jié)構(gòu)中存在以下三種結(jié)構(gòu)形式PPS的合成可見熱處理后均在線性分子鏈上出現(xiàn)了1,2,4三取代苯或二苯醚的現(xiàn)象，和結(jié)構(gòu)是使聚苯硫醚鏈增長(zhǎng)或支化，而結(jié)構(gòu)是使聚苯硫醚交聯(lián)，三種結(jié)構(gòu)均使它的分子量增大，熔融指數(shù)下降。三種結(jié)構(gòu)與處理?xiàng)l件關(guān)系密切，在150350之間處理得到和的結(jié)構(gòu)超過350的熱處理會(huì)出現(xiàn)型的交聯(lián)結(jié)構(gòu) 。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下即使溫度高

5、于350也不會(huì)得到上式三種結(jié)構(gòu)中的任何一種結(jié)構(gòu)，可見熱處理后的結(jié)構(gòu)除與溫度有關(guān)外，還與氧有關(guān)。較適宜的處理?xiàng)l件是在285300的空氣中進(jìn)行，此時(shí)既不會(huì)形成處理過度，出現(xiàn)的不熔不溶的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，又會(huì)使聚苯硫醚的分子量增加，處理時(shí)間由所需的熔融指數(shù)確定 。PPS的結(jié)構(gòu)與性能從聚苯硫醚的大分子鏈的結(jié)構(gòu)可以看出（1）它是以苯環(huán)和硫原子交替排列構(gòu)成的線性或略帶支鏈的聚合物，分子鏈規(guī) 整性強(qiáng)。由剛性苯環(huán)與柔性硫醚鍵連接起來的主鏈具有剛?cè)峒鎮(zhèn)涞奶攸c(diǎn)，因 此聚苯硫醚可以結(jié)晶（其原粉結(jié)晶度高達(dá)75，熔點(diǎn)高達(dá)285）。 （2）由于主鏈上苯環(huán)與硫原子形成了共軛，且硫原子尚未處于飽和，經(jīng)氧化可 使硫醚鍵變?yōu)閬嗧炕晚炕?/p>

6、或者是苯環(huán)和相鄰大分子形成氧橋支化或 交 聯(lián)，但并沒使主鏈斷裂，因此熱氧穩(wěn)定性突出，最高連續(xù)使用溫度可 達(dá)260，熱分解溫度可達(dá)522。1. 聚苯硫醚的結(jié)構(gòu)PPS的結(jié)構(gòu)與性能1. 聚苯硫醚的結(jié)構(gòu)（3） 由于硫原子的極性被苯環(huán)共軛及高結(jié)晶度的束縛，整個(gè)聚合物呈現(xiàn)出非極性或弱極 性的特點(diǎn)，因此電絕緣性和介電性以及耐化學(xué)介質(zhì)性也很突出。 （4）由于聚苯硫醚與許多的聚合物和添加劑有良好的相容性，因此可以通過共混、增強(qiáng)、 合金化等手段改性，以提高其物理力學(xué)性能。PPS的結(jié)構(gòu)與性能 機(jī)械性能純PPS的機(jī)械性能不高，尤其是沖擊強(qiáng)度比較低。以玻璃纖維增強(qiáng)后可大幅度提高沖擊強(qiáng)度，由27J/m增加到76J/m，拉

7、伸強(qiáng)度由67MPa提升到137MPa。PPS在負(fù)荷下的耐蠕變性好，硬度高，耐磨性高，還具有一定的自潤(rùn)滑性。 熱性能PPS的耐熱性十分優(yōu)異，其Tg為110，熔點(diǎn)280-290，40%玻纖增強(qiáng)熱變形溫度260，可在220240溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。在1000惰性氣體仍保持40%的重量。2. 聚苯硫醚的性能PPS的結(jié)構(gòu)與性能(3)阻燃性氧指數(shù)高達(dá)44%以上，自身具有阻燃性；阻燃性可達(dá)到UL94V-0級(jí)；在制作阻燃產(chǎn)品時(shí)不需加入任何阻燃劑，保持了材料本身的高機(jī)械性能。(4)化學(xué)性能聚苯硫醚除了受強(qiáng)氧化性酸（如濃硫酸、濃硝酸和王水）影響外，不受大多數(shù)酸、堿、鹽的侵蝕，具有接近于聚四氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性。在低于175以下不溶于現(xiàn)已知的任何有機(jī)溶劑，只有在175以上時(shí)才溶于氯代萘中。聚苯硫醚與一般有機(jī)溶劑如苯、冰醋酸、油類、酯類物質(zhì)接觸時(shí)不會(huì)出現(xiàn)制品開裂。PPS的結(jié)構(gòu)與性能(5) 電學(xué)性能聚苯硫醚的介電常數(shù)很小，介電損耗相當(dāng)?shù)?，表面電阻和體積電阻對(duì)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(shí)間也較長(zhǎng)。即使在高溫、高濕、高頻率條件下仍具有優(yōu)良的電性能。吸水率極低（0.03%左右），電絕緣性能好。(6)其它性能：PPS具有優(yōu)良的耐候性，耐輻射性，對(duì)紫外線、鈷60射線及射線均穩(wěn)定。廣 泛用于電子、軍工、航空。PPS的結(jié)構(gòu)與性能聚苯硫醚和改性聚苯硫醚的性能