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高性能聚苯硫醚树脂 1 主要内容 聚苯硫醚简介聚苯硫醚合成聚苯硫醚结构与性能聚苯硫醚应用 2 聚苯硫醚 PolyphenyleneSulfide 定义 聚苯硫醚是聚芳硫醚类中重要的一种 是分子链中含有苯硫基的热塑性聚合物 聚苯硫醚 PPS 分子主链由苯环和硫原子交替排列 结构规整性好 主链含大量的苯环赋予聚苯硫醚以刚性 硫醚键又提供一定的柔顺性 3 聚苯硫醚 Polyphenylenesulfide 聚苯硫醚 PPS 呈白色或近白色 分子规整性好 结晶度最高可达75 是一种硬而脆的聚合物 相对密度为1 36 熔点为280 290 玻璃化转变温度约为110 4 聚苯硫醚 Polyphenylenesulfide 聚苯硫醚 PPS 是一种新型的高性能热塑性树脂 具有优异的耐热性 阻燃性 绝缘性和耐腐蚀性 其热稳定性 机械强度 电性能等综合性能 长期耐热性高达220 属于特种工程塑料 聚苯硫醚通过复合改性后 制成不同性能与品级的特种工程塑料来使用 是迄今为止世界上性价比最高的特种工程塑料 被称为第一大特种工程塑料 因其产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 成为继聚碳酸酯 聚醋 聚甲醛 尼龙和聚苯醚之后的第六大工程塑料 5 PPS的合成 主要有溶液聚合法和自缩聚法溶液聚合法是以对二氯苯和硫化钠为原料 在极性有机溶剂如六甲基磷酸三胺 HPT 或N 甲基吡洛烷酮 NMP 温度为175 350 常压下进行溶液聚合制备聚苯硫醚 反应副产物为氯化钠 反应式为 6 PPS的合成 自缩聚法是以卤代苯硫酚金属盐为原料 在氮气保护下于200 250 下自缩聚制备聚苯硫醚 反应副产物为卤化金属盐 反应式为 式中X为Br或Cl M为Na Cu Li K 7 PPS的合成 1 硫磺溶液法2 氧化聚合法3 Macallum法 8 PPS的合成 通常合成出来的PPS是一种平均分子量仅在4000 5000左右 而结晶度高达75 的白色粉末 它的相对密度为1 362 熔点285 熔融指数高达3000 4000g 10min 343 0 5MPa负荷 2mm喷嘴下测试 在170 以下不溶于现已知的任何有机溶剂 这种低分子量的聚合物力学性能很低 只能作防腐涂层外 无法直接作为塑料使用 9 PPS的合成 为了使PPS应用于塑料工业 必须对其热处理以适当提高分子量并降低熔融指数通过对不同温度下聚苯硫醚原粉热处理后的红外光谱分析 发现热处理后聚苯硫醚分子结构中存在以下三种结构形式 10 PPS的合成 可见热处理后均在线性分子链上出现了1 2 4 三取代苯或二苯醚的现象 和 结构是使聚苯硫醚链增长或支化 而 结构是使聚苯硫醚交联 三种结构均使它的分子量增大 熔融指数下降 三种结构与处理条件关系密切 在150 350 之间处理得到 和 的结构超过350 的热处理会出现 型的交联结构 在氮气保护下即使温度高于350 也不会得到上式三种结构中的任何一种结构 可见热处理后的结构除与温度有关外 还与氧有关 较适宜的处理条件是在285 300 的空气中进行 此时既不会形成处理过度 出现的不熔不溶的交联结构 又会使聚苯硫醚的分子量增加 处理时间由所需的熔融指数确定 11 PPS的结构与性能 从聚苯硫醚的大分子链的结构可以看出 1 它是以苯环和硫原子交替排列构成的线性或略带支链的聚合物 分子链规整性强 由刚性苯环与柔性硫醚键连接起来的主链具有刚柔兼备的特点 因此聚苯硫醚可以结晶 其原粉结晶度高达75 熔点高达285 2 由于主链上苯环与硫原子形成了共轭 且硫原子尚未处于饱和 经氧化可使硫醚键变为亚砜基和砜基或者是苯环和相邻大分子形成氧桥支化或交联 但并没使主链断裂 因此热氧稳定性突出 最高连续使用温度可达260 热分解温度可达522 1 聚苯硫醚的结构 12 PPS的结构与性能 1 聚苯硫醚的结构 3 由于硫原子的极性被苯环共轭及高结晶度的束缚 整个聚合物呈现出非极性或弱极性的特点 因此电绝缘性和介电性以及耐化学介质性也很突出 4 由于聚苯硫醚与许多的聚合物和添加剂有良好的相容性 因此可以通过共混 增强 合金化等手段改性 以提高其物理力学性能 13 PPS的结构与性能 机械性能纯PPS的机械性能不高 尤其是冲击强度比较低 以玻璃纤维增强后可大幅度提高冲击强度 由27J m增加到76J m 拉伸强度由67MPa提升到137MPa PPS在负荷下的耐蠕变性好 硬度高 耐磨性高 还具有一定的自润滑性 热性能PPS的耐热性十分优异 其Tg为110 熔点280 290 40 玻纤增强热变形温度260 可在220 240 温度范围内长期使用 在1000 惰性气体仍保持40 的重量 2 聚苯硫醚的性能 14 PPS的结构与性能 3 阻燃性氧指数高达44 以上 自身具有阻燃性 阻燃性可达到UL94V 0级 在制作阻燃产品时不需加入任何阻燃剂 保持了材料本身的高机械性能 4 化学性能聚苯硫醚除了受强氧化性酸 如浓硫酸 浓硝酸和王水 影响外 不受大多数酸 碱 盐的侵蚀 具有接近于聚四氯乙烯的化学稳定性 在低于175 以下不溶于现已知的任何有机溶剂 只有在175 以上时才溶于氯代萘中 聚苯硫醚与一般有机溶剂如苯 冰醋酸 油类 酯类物质接触时不会出现制品开裂 15 PPS的结构与性能 5 电学性能聚苯硫醚的介电常数很小 介电损耗相当低 表面电阻和体积电阻对频率 温度 湿度的变化不敏感 是优良的电绝缘材料 它的耐电弧时间也较长 即使在高温 高湿 高频率条件下仍具有优良的电性能 吸水率极低 0 03 左右 电绝缘性能好 6 其它性能 PPS具有优良的耐候性 耐辐射性 对紫外线 钴60射线及 射线均稳定 广泛用于电子 军工 航空 16 PPS的结构与性能 聚苯硫醚和改性聚苯硫醚的性能 17 PPS的应用