第三章 6 聚苯硫醚

1、聚苯硫醚聚苯硫醚 （Polyphenyl sulfone) 聚对苯硫醚，聚亚苯基硫醚聚对苯硫醚，聚亚苯基硫醚 一、概述 1.定义 聚苯硫醚是分子主链上含有苯硫基的热 塑性工程塑料，其化学结构式为 ， 英文简称PPS。 1968年，当时的美国菲利普斯石油公司成功研制 出了采用对二氯苯和硫化钠为原料，在极性有机 溶剂N甲基吡咯烷酮（NMP）中进行溶液缩聚 合成聚苯硫醚的方法，并申请了专利保护。 该公司于1971年首次实现了聚苯硫醚的工业化生 产并以商品名“Ryton PPS”投放市场。从此，聚 苯硫醚受到各国的高度重视，针对聚苯硫醚开展 的合成、加工与应用研究十分活跃。 2发展进程 1987年前，

2、美国菲利普斯石油公司的PPS树脂 占据了全球几乎所有的市场。同时，作为战 略性物质，其销售与出口也受到了一些限制， 其主要应用于电子电气和机械工业等领域。 由于工艺水平的限制，当时的聚苯硫醚树脂 分子量还比较低，其重均分子量通常为20000 左右，往往需要经过热氧交联处理，提高树 脂分子量、降低树脂流动性后才能挤出造粒， 制成复合材料，因而当年的聚苯硫醚存在着 一个大的缺点就是耐冲击性差、脆性。 菲利普斯石油公司的专利于1985年保护期 满后，聚苯硫醚迎来了一个大发展期。 以美、日为主的公司建立了聚苯硫醚树脂 生产装置，开始生产聚苯硫醚。在这些新 兴的聚苯硫醚产品中，以日本吴羽化学工 业公司推

3、出的Fortron PPS第二代线型高 分子量聚苯硫醚树脂最引人注目，其复合 改性材料由日本宝理塑料公司生产、销售。 该树脂生产工艺先进，产品质量好、性能 优，特别是它全面改善了聚苯硫醚耐冲击 性能差、性脆的致命缺点。此外，Fortron PPS可以直接制造成纤维和薄膜，加上树脂 的本色浅，可制成各种色泽鲜艳的制品。 目前全球聚苯硫醚树脂的生产能力已经超 过50kt/a，成为特种工程塑料的第一大品种 和第六大工程塑料品种。 综合性能 通常合成出来的PPS是一种平均分子量仅 在40005000左右而结晶度高达75的 白色粉末。 线性结构，在空气中加热到345C以上 时，部分交联，固化的聚合物坚韧

4、难溶。 表现为突出的热稳定性，优良的化学稳 定性，耐蠕变性，刚性，电绝缘性及加 工成型性。 170C以下，不溶于现已知的任现已知的任 何溶剂何溶剂，温度过高，除了强氧化性 酸外，不溶于烃、酮、醇，也不受 盐酸和氢氧化钠的侵蚀。 熔体流动性较好，加入到难于成型 的聚酰亚胺中，就可改善聚酰亚胺 的流动性。 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。 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： 但是在氮气保护下即使温度

5、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较适宜的处理条件是在285300的空的空 气中进行，此时既不会形成处理过度，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，又会出现的不熔不溶的交联结构，又会使聚使聚 苯硫醚的分子量增加苯硫醚的分子量增加，处理时间由所需 的熔融指数确定。 3. 特点 聚苯硫醚因具有突出的耐热性和近 似于聚四氟乙烯的化学稳定性。 4. 聚苯硫醚的应用 聚苯硫醚的应用是以其耐热性为中 心，兼顾它的耐化学介质性、尺寸 稳定性、阻燃性和电绝缘性。 1. 聚苯硫醚的结构 从聚苯硫醚的大

6、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高分子化合物，分子 链规整性强。 由刚性苯环与柔顺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） 三、聚苯硫醚的结构与性能 （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 后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，但并没使主链断裂但并没使主链断裂， 因此热氧稳定性十分突出，最高连续使 用温度可达260，热分解温度可达 522。 （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

7、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。 S n uPPS分子结构对称，易于结晶，分子结构对称，易于结晶，热塑热塑 性性PPS因有支链，破坏了分子结构的因有支链，破坏了分子结构的 对称，故影响其结晶度，结晶度很小；对称，故影响其结晶度，结晶度很小； 热固性热固性PPS的结晶度较高，可达的结晶度较高，可达75%。 uPPS结构对称，无极性，吸水率低，结构对称，无极性，吸水率低， 故电绝缘性优良。故电绝缘性优良。 uPPS中硫

8、原子上的孤对电子使得中硫原子上的孤对电子使得PPS 树脂与玻纤、无机填料及金属具有良树脂与玻纤、无机填料及金属具有良 好的亲和性，使其易于制得各类增强好的亲和性，使其易于制得各类增强 复合材料及合金。复合材料及合金。 （1）物理力学性能 聚苯硫醚的拉伸强度、弯曲强度等在工程塑料中属中等在工程塑料中属中等 水平水平，而伸长率和冲击强度却比较低 因此在保持其耐热性、阻燃性和化学稳定性突出的特点 下，在聚苯硫醚中添加玻璃纤维、碳纤维及无机填料来 提高力学性能。 2 聚苯硫醚的性能 此外，由于聚苯硫醚本身的硬度较 高可与聚四氟乙烯、二硫化钼、碳 纤维等复合后可以制出摩擦因数和 摩耗量很小、耐高温的自润

9、滑材料。 （2）热性能 热性能突出是PPS最受人关注的焦点，用玻璃纤维增强 后热性能指标更高。 （3）电性能 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。 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。此外它对紫外线、射 线也很稳定，不会出现表面发粘或分解的现象。 （4）化学性能 （5）燃烧性能 聚苯硫醚由于分子链由苯环和硫原子 交替排列组成，本身具有阻燃作用， 不加人阻燃剂就可以达到UI94 V0级，它的极限氧指数可以达到44 53，与聚氯乙烯相近，高于PSU， PA66，PPO，PC等工程塑料，是一种 自熄性工程塑料。 四、聚苯硫醚的成型加工 聚苯硫醚通常采用注射、挤出、压制、喷 涂等方法进行成型加工。 1、注射成型 2、模压成型 3、喷涂成型 聚苯硫醚的喷涂以静电粉末喷涂 为主。 加工成型 在电子电器领域，主要选用玻纤增强的聚苯硫 醚制作H级绝缘材料和精密