特種工程塑料PPS

特種工程塑料亦稱(chēng)高性能聚合物，一般均為根據(jù)特殊用途需求而研制，與通用工程塑料相比具有獨(dú)特、優(yōu)異的物理性能，長(zhǎng)期使用溫度在150℃以上。特種工程塑料包括聚苯硫醚（PPS），聚醚醚酮（PEEK），聚砜（PSF），聚酰亞胺（PI），聚芳酯（PAR），液晶聚合物（LCP）。因特種工程塑料的難燃性，高熱穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度高，電性能優(yōu)良，已廣泛應(yīng)用于電子、汽車(chē)、航空航天、精密器械，5G通信等高新技術(shù)行業(yè)。特種工程塑料在智能服裝，智能醫(yī)療等領(lǐng)域也具有廣大的應(yīng)用潛能。PPS樹(shù)脂介紹聚苯硫醚(PPS)是一種重要的半結(jié)晶性的熱塑性樹(shù)脂。PPS分子主鏈由苯環(huán)和硫原子交替連接形成，沒(méi)有側(cè)鏈，因此具有較好的鏈對(duì)稱(chēng)性和規(guī)整性，從而使其具有較好的結(jié)晶能力。主鏈上剛性結(jié)構(gòu)的苯環(huán)，使得其分子鏈比較剛性，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在85℃左右，蠕變量較低，彈性模量高。PPS分子結(jié)構(gòu)中含有高度穩(wěn)定的化學(xué)鍵，形成一個(gè)具有熱穩(wěn)定性的晶體點(diǎn)陣，使其對(duì)熱降解和化學(xué)反應(yīng)均具有很高的分子穩(wěn)定性，PPS的熱變形溫度一般大于260℃，可在180~220℃溫度范圍使用。此外PPS的電性能十分突出，與其它工程材料相比，其介電常數(shù)與介電耗損角成切值都比較低，并且在較大的頻率、溫度及溫度范圍內(nèi)變化不大；此外還具有高剛性、尺寸穩(wěn)定性、加工性能好等特點(diǎn)。由于剛性較高，需要通過(guò)添加填料或者共聚改性等方式提高韌性或抗沖擊強(qiáng)度。PPS樹(shù)脂合成方法聚苯硫醚(PPS)有很多種合成方法，如：Phillips法，硫磺溶液法，氧化聚合法，對(duì)鹵代苯硫酚熔融或溶液縮聚法，硫化氫法等等。以下介紹三種方法：1.Phillips法(硫化鈉法)：該方法是世界上工業(yè)化生產(chǎn)PPS最早的方法，也是目前最主要的工業(yè)化生產(chǎn)方法之一。是使用基本等摩爾比的對(duì)二氯苯和無(wú)水硫化鈉，在極性有機(jī)溶劑中，通過(guò)氮?dú)獗Ｗo(hù)下在170-350℃，壓力為6.87MPa下進(jìn)行聚合，通過(guò)縮合反應(yīng)生成線性聚苯硫醚的溶液縮聚法。常用的極性有機(jī)溶液包括酰胺類(lèi)，內(nèi)酰胺類(lèi)和砜類(lèi)化合物等。該方法工藝路線短，產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。2.硫磺法：由四川大學(xué)陳永榮教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)。將對(duì)二氯苯和硫磺在六甲基磷酰三胺或N-甲基吡咯烷酮中于175-250℃溫度范圍內(nèi)，在常壓下發(fā)生縮聚反應(yīng)生成PPS。反應(yīng)為兩步進(jìn)行，先是硫磺在極性有機(jī)溶劑中于還原劑及助劑反應(yīng)被還原為S2-，之后S2-與對(duì)二氯苯進(jìn)行常壓聚合。該方法避免了硫化鈉在儲(chǔ)存中存在的氧化，吸潮等問(wèn)題，同時(shí)省去了硫化鈉法的脫水步驟，縮短了生產(chǎn)周期，降低能耗。硫磺法也是目前最主要的工業(yè)化生產(chǎn)方法之一。3.氧化聚合法：由早稻田大學(xué)E.Tsuchida和K.Yamamoto提出，被稱(chēng)為劃時(shí)代的制造方法。采用二苯基二硫化物，以氧氣為氧化劑，路易斯酸為催化劑，常溫常壓條件下反應(yīng)制得PPS。該方法產(chǎn)率接近100%，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)品為完全得線性直鏈結(jié)構(gòu)。但是制備的PPS分子量不夠高，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)還存在少量雙硫鍵，還不能進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。PPS的應(yīng)用PPS工程塑料：聚苯硫醚用量的80%以上是通過(guò)于增強(qiáng)纖維或填料制成的復(fù)合增強(qiáng)改性材料來(lái)實(shí)現(xiàn)的，除此之外，也可將聚苯硫醚與其他高聚物進(jìn)行共混改性制備聚苯硫醚，提高其韌性，抗沖擊強(qiáng)度，以擴(kuò)展其用途。目前主要的品種有PPS/PA(聚酰胺)、PPS/PBT(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)以及PPS/PTFE(聚四氟乙烯)等。PPS塑料在汽車(chē)行業(yè)用量大，可以用于生產(chǎn)汽車(chē)制動(dòng)裝置、導(dǎo)向系統(tǒng)、燈座、散熱器零件等零部件的生產(chǎn)。PPS塑料用于電子電氣行業(yè)也相當(dāng)廣泛，常用于制造電氣插座、繼電器、電子儀表盤(pán)、，電容器保護(hù)罩；也可用于制造微電子零件，如電容器、電阻器等；也可用于家電產(chǎn)品零件，如熨斗、電鍋、微波爐的零部件。PPS薄膜：將薄膜級(jí)PPS熔體進(jìn)行擠出成型，形成0.1-2mm厚度的片材，再經(jīng)雙向拉伸定型得到厚度1-100μm的聚苯硫醚薄膜。PPS薄膜因其優(yōu)異的絕緣性，主要用于電氣絕緣材料，電子部件，能夠提高機(jī)器的效率。在5G通信方面，PPS薄膜應(yīng)用在柔性印刷電路中將減少通信設(shè)備在高頻段的傳輸損耗。其次，它將有助于穩(wěn)定溫度和濕度范圍區(qū)間的高速通信，能夠?yàn)?G提供快速數(shù)據(jù)傳輸速率。PPS纖維：PPS纖維主要作為特種功能過(guò)濾材料,主要用于火力發(fā)電廠、燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐以及取暖燃煤鍋爐粉塵濾袋的過(guò)濾織物。另外,還可用作干燥機(jī)用帆布、縫紉線、各種防護(hù)布以及防霧材料,耐輻射材料，高溫阻燃防護(hù)服等。PPS纖維可以制成超細(xì)旦PPS纖維，以提高過(guò)濾料的過(guò)濾精度和過(guò)濾性能，也可以對(duì)PPS進(jìn)行改性或者與聚酰胺，炭黑等材料進(jìn)行共混紡絲，來(lái)提高PPS纖維的韌性，耐磨性和使用壽命。發(fā)展前景和期望目前PPS的生產(chǎn)公司主要分布在中國(guó)、日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家。而日本和美國(guó)的PPS總產(chǎn)能占全球的60%以上。日本的Toray東麗公司，Kureha吳羽化學(xué)公司，DIC公司和美國(guó)的Phillips菲利浦公司在研發(fā)PPS技術(shù)方面有四十年以上的經(jīng)驗(yàn)，PPS產(chǎn)品種類(lèi)豐富，生產(chǎn)規(guī)模龐大，產(chǎn)品質(zhì)量高。2020年，中國(guó)對(duì)PPS的需求量為6.35萬(wàn)噸，占全球一半左右，并且需求量逐年遞增。但是2020年國(guó)內(nèi)PPS產(chǎn)量為5.89萬(wàn)噸，不能滿足龐大需求，而且國(guó)內(nèi)很多PPS產(chǎn)品依賴(lài)進(jìn)口。主要原因是國(guó)產(chǎn)PPS質(zhì)量也略低于日本和美國(guó)產(chǎn)的PPS，并且對(duì)于某些PPS產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)無(wú)法生產(chǎn)，很多工藝技術(shù)仍是處于探索中。因此我國(guó)還需要加強(qiáng)對(duì)PPS產(chǎn)品種類(lèi)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)PPS的差異化生產(chǎn)，同時(shí)需要找出最