簡介

中文名稱:聚苯硫醚,是一種新型高性能熱塑性樹脂
聚苯硫醚是一種結晶性的聚合物。未經拉伸的纖維具有較大的無定形區(結晶度約為5%),在125℃時發生結晶放熱,玻璃化溫度為93℃;熔點281℃。拉伸纖維在拉伸過程中產生了部分結晶,(增加至30%),如在130—230℃溫度下對拉伸纖維進行熱處理,可使結晶度增加到60—80%。因此,拉伸後的纖維沒有明顯的玻璃化轉變或結晶放熱現象,其熔點為284℃。隨著拉伸熱定形後結晶度的提高,纖維的密度也相應增大,由拉伸前的1.33g/cm3到拉伸後的1.34g/cm3,經熱處理後則可達1.38g/cm3。
PPS是一種綜合性能優異的特種工程塑膠。PPS具有優良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的物理機械性能和極好的尺寸穩定性以及優良的電性能等特點,被廣泛用作結構性高分子材料,通過填充、改性後廣泛用作特種工程塑膠。同時,還可製成各種功能性的薄膜、塗層和複合材料,在電子電器、航空航天、汽車運輸等領域獲得成功套用。近年來,國內企業積極研發,並初步形成了一定的生產能力,改變了以往完全依賴進口的狀況。但是,中國PPS技術還存在產品品種少、高功能產品少、產能急待擴大等問題,這些將是PPS下一步發展的重點。
特點
pps具有機械強度高、耐高溫、高阻燃、耐化學藥品性能強等優點;具有硬而脆、結晶度高、難燃、熱穩定性好、機械強度較高、電性能優良等優點。PPS是工程塑膠中耐熱性最好的品種之一,熱變形溫度一般大於260度、抗化學性僅次於聚四氟乙烯,流動性僅次於尼龍。此外,它還具有成型收縮率小(約0.8%),吸水率低(約0.02%),防火性好、耐震動疲乏性好等優點。
比重
⒈36克/立方厘米成型收縮率:0.7%成型溫度:300-330℃物料性能

2、強度一般,剛性很好,但質脆,易產生應力脆裂,不耐苯.汽油等有機溶劑.長期使用溫度可達260度,在400度的空氣或氮氣中保持穩定。通過加玻璃纖維或其它增強材料改性後,可以使衝擊強度大為提高,耐熱性和其它機械性能也有所提高,密度增加到1.6-1.9,成型收縮率較小到0.15-0.25%適於製作耐熱件.絕緣件及化學儀器.光學儀器等零件。
3、機械性能:純PPS的機械性能不高,尤其衝擊強度低。以玻璃纖維增強後會大幅度提高衝擊強度,有27J/m,增大到76J/M,增大3倍:拉伸強度由6Mpa增大到137Mpa,增大1倍。PPS的剛性很高。在工程材料少見。純PPS的彎曲模量可達到3.8Gpa,無機填充改性後可到到12.6Gpa,增大5倍之多。而以剛性著稱的PPO僅為2.55Gpa,PC僅為2.1Gpa。PPS在負荷下的耐蠕變性好;硬度高;耐磨性高,其1000轉時的模量僅為0.04g,填充F4及二硫化鉬後還會進一步得到改善;PPS還具有一定的自潤性。PPS的機械性能對溫度的敏感性能小。
4、熱學性能:PPS又有優異的熱性能,短期可耐260℃,並可在200~240℃下長期使用;其耐性與PI相當,僅次於F4塑膠,這是在熱固性塑膠中也不多見。
成型性能
1、無定形料,吸濕小,但宜乾燥後成型。2、流動性介於ABS和PC之間,凝固快,收縮小,易分解,選用較高的注射壓力和注射速度。模溫取100-150度。主流道錐度應大,流道應短。
缺點
脆性大、韌性差,耐衝擊強度低,經過改良以後,可以獲得十分優異的綜合性能,市場出售的產品均為其改良的產品。運用

汽車工業:適用於排氣再循環閥及水泵葉輪,及汽化器、排氣裝置、排氣調節閥、燈光反射器、軸承、感測部件等。
機械工業:用作軸承、泵、閥門、活塞、精密齒輪、以及複印機、照相機、計算機零部件,導管、噴霧器、噴油嘴、儀器儀表零件等。
化工領域:用於製作耐酸鹼的閥門管道、管件、閥門、墊片及潛水泵或葉輪等耐腐蝕零部件。化學工業、電子電器業、材料製造業中均有較大的用途,如製作耐高溫、絕緣的各種器件,製作防腐密封件,製作精密電器接外掛程式、耐高溫接觸器,製作化工設備的襯裡、耐輻射產品等。
工程塑膠:製造汽車零部件、防腐塗層、電器絕緣材料等。
特性

·耐化學性能好。
·蠕變數低。
·吸水率低。
·尺寸穩定性好。
·彈性模量高。
·阻燃。
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。
國外生產情況

在新興的PPS樹脂生產商和產品中,以日本吳羽化學工業公司和其推出的Fortron PPS——第二代線性高分子量PPS樹脂(其複合改性料由日本寶理公司生產、銷售)的發展最引人注目。該樹脂生產工藝先進,產品質量好,性能優,特別是它全面改善了PPS耐衝擊性能差、性脆的致命缺點。此外,Fortron PPS可以直接製造纖維和薄膜,加之樹脂本色淺,可製成各種色澤鮮艷的製品,因而成為PPS樹脂的發展方向並受到廣泛歡迎。其生產能力也迅速擴展,與Ryton PPS一道成為PPS樹脂的兩大主要品牌。
1990年前後,由於國際經濟環境的影響,日本PPS廠家的平均開工率只維持在35%的低水平。到1994年,開工率達額定生產能力的60%左右。進入21世紀後,由於市場需求旺盛,開工率明顯提高。特別是進入2004年後,儘管原油價格持續上漲導致PPS樹脂價格上漲10%,但樹脂仍然供不應求,各家公司更是開足馬力進行樹脂的生產。同時,一些公司紛紛準備擴建生產裝置,如雪佛龍菲利普斯、大日本油墨化學工業公司和出光石油化學工業公司更分別提出建設萬噸級生產裝置的計畫。
國際上PPS複合粒料的生產廠商和產品規格、型號眾多,其中供應中國的主要以雪佛龍菲利普斯(包括東麗-菲利普斯公司)的Ryton PPS系列、日本寶理公司的Fortron PPS系列、大日本油墨公司的DIC PPS系列以及美國塞拉尼斯旗下的泰科納(Ticona)Fortron PPS系列為主。
中國PPS發展

近年來,國內從事PPS複合材料生產開發的單位較多,如晨光化工研究院、北京市化工研究院、廣州化工研究院等在PPS玻纖增強、碳纖維及無機礦物填充增強PPS的成型加工及套用領域、北京玻璃鋼研究院在連續纖維增強制備PPS複合板材、中山大學在PPS/碳纖維複合材料研究方面取得較大成績。但國內的複合粒料生產廠仍然存在產量小,品種單一的問題,大多以通用品種——玻璃纖維增強料及無機物填充改性品種為主。一些高性能或特殊品種的PPS複合粒料與合金目前僅有四川華拓公司(即現在的德陽化學科技有限公司,是華通投資控股有限公司的全資子公司)、四川大學等少數單位有部分產品銷售。
發展目標

預計未來5年內,PPS的需求量還將有年均10%以上的增長率。目前全球PPS生產與需求已趨於緊張,隨著社會的發展,汽車和電子工業對PPS的總需求量還將進一步擴大。這給全球的PPS樹脂生產商擴大生產提供了機會,同時,也為中國PPS產業帶來巨大的機遇。
結合國內外PPS及新材料的發展動向,在發展新型PPS類材料品種,開發PPS新合成方法的基礎上還應當著力抓好新型改性料及專用料的研製開發,積極開發新型PPS複合材料改性品種,儘快建立更大的規模化生產裝置等。其中,儘快建立5000-8000噸/年級的PPS樹脂生產線,是中國PPS發展的當務之急。這是發展中國高性能結構材料所必須的戰略舉措,對打破國外技術限制和封鎖,滿足國民經濟以及軍工各領域對高性能結構材料的需求意義極為重大。
合成方法

(公告公開號:CN1869104)
聚苯硫醚(PPS)是六十年代由美國菲利普石油公司投入的一種新型工程塑膠,其後,日本、德國相繼投入生產,中國在六十年代中期,曾經有四個研究所對該產品進行研製,進入八十年代中期又將該產品列入“863”工程,並做重點開發。其後,中國工程院、中國科學院在1999年在寫就的諮詢報告也將此產品列入其中,但強調必須是新材料、新工藝、成本低,並預計在2010年組建年產1500噸的生產線,本專利基本解決了上述所提課題。
為什麼此產品會引起各國政界和科學界的高度重視?因為它不僅僅可以代替一批金屬材料,且在生產過程中,不排放廢氣、無有害物質污染、無氣味、安全性高,不會發生爆炸,生產中的原材料易得。PPS的套用範圍及其廣泛,因其本身耐高溫,可長期在265度穩定下保持原有特性不變。阻燃UL94-0級,體輕、密度僅為1.34g/cm3,絕緣性能好,體積電阻率為1×1016Ω.cm,表面電阻率1×1015Ω.cm,電壓強度>18Kv/mm,耐磨性突出,摩擦係數在0.01—0.02之間,耐酸、耐鹼、耐氧化劑,強度高、吸水性(23度浸泡24小時)0.5%,注塑成型收縮率0.15%。特別是能吸收中子彈、核子彈的輻射,是目前發現的唯一理想材料。因此,它是核工業中不可或缺的防護材料,由於具備上述特點,所以PPS是機械工業、電子、電器工業、化學工業中理想的防腐塗層。尤其是在航空、航天、核工業更有大顯身手的地方。正因為如此技術擁有國對中國技術上的封鎖,在其出口產品的質量、數量上進行嚴格的控制。
本專利人查閱了日、美、德等國的大量文獻專利一百四十多份,並依據美國史丹福大學的聚合動力學理論及菲利普石油公司的中試進行解析,得出了自己的工藝條件及生產控制手段。
依據美國史丹福大學的聚合動力學理論,生產中僅獲得50%的收率;依據菲利普石油公司的中試得出:溶劑N-甲基吡咯烷酮的易分解,生產中難以控制(是強鹼的初始條件)。這樣就必須找到提高效率的條件,在反應的適當時機添加催化劑,才能得以解決。另外就是找到一種新型溶劑來替代溶劑N-甲基吡咯烷酮。本專利就上述問題都給予了解決,在年產四十噸的生產中得到了驗證(見化驗結果),得到線形、高分子量、結晶度高的聚苯硫醚,收率在90—95%之間。投入硫化鈉如何減少空氣的接觸也是關鍵的一步,為防止氧化,硫化鈉中的多硫化鈉的控制是本產品的一個重要環節,採取適當措施加以控制,即可進行正常生產。
由於本專利採用了四氫噻吩碸為溶劑,與N-甲基吡咯烷酮之比,是N-甲基吡咯烷酮的0.454倍,從而提高了生產設備的原料裝填量,單釜收率也是降低成本的另一體現。本專利解決了上述四大難題。所以生產成本大大降低,具有領先的國際水平,綜上述條件得出下面的結論:
1)原料成本與國際相比降低了人民幣1.5—1.6萬元/噸;
2)大生產周期(指溶劑第二次重複使用)縮短了三分之一;
3)提高了設備的生產原料裝填量及單位時間內的產量;
4)成本降低近30%。
該專利已於2006年11月29日公告。
值得欣慰的是該專利已意向簽訂轉讓實施契約,預計2012年將由智慧財產權轉化為生產力。
PPS類型
Celstran聚苯硫醚型SF6- 01

Celstran PPS-GF50-01-US
50%的長鏈玻璃纖維增強聚苯硫醚50% long strand glass fiber reinforced polyphenylene sulfide
聚苯硫醚- hGR20
聚苯硫醚-hGR20是玻璃纖維增強聚苯硫醚是一個PPS樹脂與玻璃纖維產品的加入。聚苯硫醚的固有特性決定了聚苯硫醚樹脂及它們的化合物,其中包括良好的機械性能,高抗蠕變性,耐高溫,摩擦性,阻燃性,耐化學性,優良的電絕緣性能,耐電弧性,低模收縮效用,易加工良好的尺寸穩定性,耐輻射性。
由於其優異的性能,聚苯硫醚-hGR20被廣泛套用於電子電器,如:連線器,插座,以及文書的若干組成部分。聚苯硫醚可以用來使元素在高強度,高耐溫性,電氣絕緣是在航空最重要的。它也可用於精確的電器插座,高硬度外殼,並在軍事抵抗高溫部分。
聚苯硫醚複合hFR61
聚苯硫醚,聚苯硫醚複合hFR61充滿,這與在聚苯硫醚樹脂基礦物和玻璃纖維填充。具有優良的電絕緣性能,耐電弧,耐高溫,固有阻燃性,耐化學性,高剛性,抗蠕變性,吸水率低,易加工,低模收縮率,良好的尺寸穩定性和耐輻射性。它的顏色是黑色的。