聚苯硫醚的发展结构性能和应用PPT学习教案

1、会计学1 聚苯硫醚的发展结构性能和应用聚苯硫醚的发展结构性能和应用 工程塑料工程塑料 通用塑料通用塑料 附加价值附加价值 性能性能 市场规模市场规模 PPS属于高性能的热塑性塑料，是高端定价、低量生产的高分子聚合体属于高性能的热塑性塑料，是高端定价、低量生产的高分子聚合体 （美元/千克）（吨/年） 138,000 1600万 1.7亿 超过10 2-10 1-2 PC ABS HIPS PEEK PES PA46 PEI PSU PPS PMMA PET PA66 TPE PBT ABS/PA POM PP PA6 PS PVC LLDPEHDPE LDPE PC/ABS PPEPC/PET

2、特种工程塑料特种工程塑料 PPS概概 述述 第1页/共34页 第2页/共34页 发展状况发展状况 一、国外发展一、国外发展 1、初期阶段、初期阶段 1968年美国菲利普斯成功研制出了采用对二氯苯和硫化钠为原料，年美国菲利普斯成功研制出了采用对二氯苯和硫化钠为原料， 在极性有机溶剂在极性有机溶剂N-甲基吡咯烷酮（甲基吡咯烷酮（NMP）中进行溶液缩聚合成聚）中进行溶液缩聚合成聚 苯硫醚的方法，并申请专利保护，该公司于苯硫醚的方法，并申请专利保护，该公司于1971年首次实现了工年首次实现了工 业化生产并以商品名业化生产并以商品名“Ryton PPS”投放市场。从此，投放市场。从此，PPS受到各受到各

3、 国的高度重视，针对国的高度重视，针对PPS开展的合成、加工与应用研究十分活跃开展的合成、加工与应用研究十分活跃 。 第3页/共34页 1987年前，年前，Phillips Petroleum公司的公司的Ryton PPS树脂占据树脂占据 了全球几乎所有的市场。其主要应用于电子电气和机械工了全球几乎所有的市场。其主要应用于电子电气和机械工 业等领域。由于工艺的限制，当时的业等领域。由于工艺的限制，当时的PPS树脂分子量还比树脂分子量还比 较低，其重均分子量通常在较低，其重均分子量通常在20,000左右，往往需要经过热左右，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氧交联

4、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，因而当年的出造粒，制成复合材料，因而当年的PPS存在着一个大的存在着一个大的 缺点就是耐冲击性差、性脆。缺点就是耐冲击性差、性脆。 发展状况发展状况 第4页/共34页 2、发展阶段、发展阶段 Phillips Petroleum 公司的专利于公司的专利于1985年保护期满后年保护期满后, PPS 迎来了一个大发展期，一系列以美、日为主的公司建立了迎来了一个大发展期，一系列以美、日为主的公司建立了 PPS树脂生产装置生产树脂生产装置生产PPS。 1986年，日本吴羽化学工业公司采用新技术，开发了线性年，日本吴羽化学工业公司采用新

5、技术，开发了线性 PPS，商品名，商品名Fortron PPS第二代线性高分子量第二代线性高分子量PPS 树脂。这种线型的树脂。这种线型的PPS纯度高，杂质非常少，白色，综合纯度高，杂质非常少，白色，综合 性能超过之前的交联型性能超过之前的交联型PPS。成为了。成为了PPS树脂的发展方向树脂的发展方向 ，与，与Ryton PPS 成为成为PPS树脂的两大著名品牌。树脂的两大著名品牌。 发展状况发展状况 第5页/共34页 Phillips Petroleum 公司与日本东丽工业公司等进行技术合作，使公司与日本东丽工业公司等进行技术合作，使 PPS的合成生产技术日趋成熟。的合成生产技术日趋成熟。

6、大日本油墨化学公司、日本东曹公司、日本出光兴产株式会社等等公大日本油墨化学公司、日本东曹公司、日本出光兴产株式会社等等公 司纷纷建立自己的司纷纷建立自己的PPS合成生产线生产合成生产线生产PPS树脂。树脂。 美国通用电气塑料公司采用日本东曹公司的美国通用电气塑料公司采用日本东曹公司的PPS树脂进行树脂进行PPS复合材复合材 料的生产。料的生产。 发展状况发展状况 第6页/共34页 日本住友贝克莱特公司采用大日本油墨化学公司的日本住友贝克莱特公司采用大日本油墨化学公司的PPS树脂进行玻纤、碳纤树脂进行玻纤、碳纤 、有机物增强或改性进行复合材料的生产。、有机物增强或改性进行复合材料的生产。 三菱工

7、程塑料公司采用东丽工业公司的三菱工程塑料公司采用东丽工业公司的PPS树脂复合材料的生产树脂复合材料的生产 日本东洋纺株式会社采用大日本油墨的日本东洋纺株式会社采用大日本油墨的PPS树脂，通过自己独特的配方，制树脂，通过自己独特的配方，制 得比常规得比常规PPS更好的物理性能以及优异的热电性能、耐腐蚀性能和自阻燃更好的物理性能以及优异的热电性能、耐腐蚀性能和自阻燃 特性，同时也生产特性，同时也生产PPS纤维。纤维。 发展状况发展状况 第7页/共34页 发展状况发展状况 第8页/共34页 2、发展期、发展期 八十年代中期到九十年代中期，四川大学发展了自己开发的硫磺溶液八十年代中期到九十年代中期，四

8、川大学发展了自己开发的硫磺溶液 法技术，在自贡市化学试剂厂建立了法技术，在自贡市化学试剂厂建立了9t/a的的PPS树脂合成扩试装置树脂合成扩试装置 ，其，其PPS研究也连续列入研究也连续列入“七五七五”、“八五八五”和和“九五九五”期间的国期间的国 家家863高技术发展计划中。四川大学和自贡市化学试剂厂建立了国高技术发展计划中。四川大学和自贡市化学试剂厂建立了国 内首套百吨级（内首套百吨级（150t/a）PPS工业化试验装置。成为当时国产工业化试验装置。成为当时国产PPS 树脂最主要的供货单位。以此为起始，国外树脂最主要的供货单位。以此为起始，国外PPS产品也开始大规模产品也开始大规模 进入中

9、国市场。进入中国市场。 发展状况发展状况 第9页/共34页 3、产业化发展期：、产业化发展期： 进入二十一世纪，四川得阳科技股份有限公司接受国家计委的高技术进入二十一世纪，四川得阳科技股份有限公司接受国家计委的高技术 产业化示范工程，于产业化示范工程，于2002年底在四川德阳建成了千吨级的年底在四川德阳建成了千吨级的PPS产业产业 化装置并试车成功。于化装置并试车成功。于2003年以开始年以开始PPS树脂的正式生产和复合材树脂的正式生产和复合材 料的销售，成为几乎是唯一的国产料的销售，成为几乎是唯一的国产PPS树脂生产与供应商。现在已树脂生产与供应商。现在已 发展成为四川得阳化学有限公司、四川

10、得阳特种新材料有限公司的发展成为四川得阳化学有限公司、四川得阳特种新材料有限公司的 生产产能已达到生产产能已达到30000t/a。 发展状况发展状况 第10页/共34页 国别国别 生产厂家生产厂家 商品名称商品名称 美国美国 美国菲利普斯（美国菲利普斯（Phillips Petroleum Company） Ryton 泰科纳泰科纳Ticona Engineering Polymers Fortron 日本日本 东丽工业公司东丽工业公司 Torelina 吴羽化学工业公司吴羽化学工业公司 Fortron 大日本油墨化学公司大日本油墨化学公司 DIC 东曹公司东曹公司 Susteel 日本出光兴

11、产公司日本出光兴产公司 IDEMITSU 中国中国 四川得阳化学、四川得阳特种新材料四川得阳化学、四川得阳特种新材料 Haton 发展状况发展状况 第11页/共34页 PPS全球需求及发展（全球需求及发展（折纯树脂，千吨）折纯树脂，千吨） 地区地区2008200920102011201220132014201510-15年均增速年均增速 美国美国10.17.09.09.29.510.112.112.67% 欧洲欧洲6.55.57.57.88.28.68.99.34.5% 日本日本13.812.312.311.011.912.813.915.04.0% 中国中国29.433.441.250.75

12、9.770.992.5103.920.3% 其他其他2.01.01.01.041.081.121.171.224.0% 总计总计61.860.1971.079.790.4103.5128.6142.014.9% 发展状况发展状况 第12页/共34页 中国中国PPS需求及发展（折纯树脂，千吨）需求及发展（折纯树脂，千吨） 行业行业2010201120122013201420152010-15年均增速年均增速 电工电子电工电子8.028.669.3510.1010.9111.788% 汽车汽车9.7310.9012.2113.6715.3117.1512% 机械化工机械化工3.453.734.03

13、4.354.705,078% 过滤袋过滤袋13.3318.3320.6324.5828.0730.8818% 航空航天航空航天3.554.265.116.147.378.8420% 涂料涂料2.793.213.704.254.895.3814% 新产品新产品0.341.574.707.8221.3224.77136% 总计总计41.250.759.741.292.5103.920% 发展状况发展状况 第13页/共34页 PPS的合成的合成 第14页/共34页 PPS的合成的合成 第15页/共34页 PPS的合成的合成 第16页/共34页 PPS的合成的合成 通过对不同温度下聚苯通过对不同温度下

14、聚苯 硫醚原粉热处理后的红硫醚原粉热处理后的红 外光谱分析，发现热处外光谱分析，发现热处 理后聚苯硫醚分子结构理后聚苯硫醚分子结构 中存在以下三种结构形中存在以下三种结构形 式式 第17页/共34页 PPS的合成的合成 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较适宜的处理条件是在在285300的空气中进行，此时既不会形成处理的空气中进行，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

15、定 第18页/共34页 PPS的结构与性能的结构与性能 （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，但并没使主链断但并没使主链断 裂裂，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。 第19页/共34页 PPS的结构与性能的结构与性能 1. 聚苯硫醚的结构 第20页/共34页 2. 聚苯硫醚的性能 PPS的结构与性能的结构与性能 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、耐高温的自润滑材料。 第21页/共34页 未改性聚苯硫

16、醚为（R6） 40玻纤增强聚苯硫醚为（R4） 25玻纤、 30碳酸钙填充聚苯硫醚为（R8） PPS的物理力学性能的物理力学性能 第22页/共34页 PPS的性能的性能 第23页/共34页 电性能优电性能优 异异 PPS的结构与性能的结构与性能 自身具有阻燃性；自身具有阻燃性； 阻燃性可达到阻燃性可达到UL94V-0级；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。能。 阻阻 燃燃 第24页/共34页 PPS的结构与性能的结构与性能 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，不受大多聚苯硫醚除了

17、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。数酸、碱、盐的侵蚀，具有接近于聚四氯乙烯的化学稳定性。 在低于在低于175以下不溶于现已知的任何有机溶剂，以下不溶于现已知的任何有机溶剂，只有在只有在175以上时才溶以上时才溶 于氯代萘中于氯代萘中。 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。品开裂。 计量达计量达1 108Gy，是其它工程塑料无法比拟的，广泛用于电子、军工、航，是其它工程塑料无法比拟的，广泛用于电子、军工、航 天天 耐

18、幅照性能好耐幅照性能好 第25页/共34页 PPS的结构与性能的结构与性能 树脂复合材料性佳树脂复合材料性佳 PPS树脂的熔体黏度非常低，流动性良好；树脂的熔体黏度非常低，流动性良好； 极易与玻璃纤维润湿接触，同时与各种填料极易极易与玻璃纤维润湿接触，同时与各种填料极易 润湿；润湿； 用其制备的玻纤或无机填料增强注塑级粒料，具有极高抗伸性，用其制备的玻纤或无机填料增强注塑级粒料，具有极高抗伸性， 抗冲击性，抗弯曲及延展性抗冲击性，抗弯曲及延展性 粘接性能特异粘接性能特异 PPS树脂对玻璃、铝、不锈钢等非常高的黏结强度，对玻璃的黏树脂对玻璃、铝、不锈钢等非常高的黏结强度，对玻璃的黏 结强度甚至大

19、于玻璃；结强度甚至大于玻璃； 超声波焊接是其佳的粘接方式超声波焊接是其佳的粘接方式 第26页/共34页 PPS的结构与性能的结构与性能 聚苯硫醚和改性聚苯硫醚的性能聚苯硫醚和改性聚苯硫醚的性能 第27页/共34页 PPS的成型加工方法的成型加工方法 用于注射成型的聚苯硫醚，其熔融指数一般为用于注射成型的聚苯硫醚，其熔融指数一般为10100 gmin（343，0.5 MPa下测出），而且多为加人纤维增强或填料填充改性的品级下测出），而且多为加人纤维增强或填料填充改性的品级 所用注射机一般应选用螺杆式注射机，要求加热温度能达到所用注射机一般应选用螺杆式注射机，要求加热温度能达到 350，注射压力能

20、，注射压力能 达到达到 150 MPa。喷嘴宜选用自锁式，以防止流涎现象。喷嘴宜选用自锁式，以防止流涎现象 注射成型注射成型 模具要加热：模具要加热：在低模温在低模温（95以下）中得到的注射制品结晶度低（以下）中得到的注射制品结晶度低（15以下），以下），高高 模温模温（120200）中会得到高结晶度（）中会得到高结晶度（5055）的制品）的制品 常用的注射工艺条件为：料筒温度常用的注射工艺条件为：料筒温度300340，注射压力，注射压力70140MPa，模具温度，模具温度 120200，保压时间，保压时间 30120 s，成型收缩率，成型收缩率 0.20.8 第28页/共34页 PPS的成型

21、加工方法的成型加工方法 模压成型时需先将树脂粉末（熔融指数为模压成型时需先将树脂粉末（熔融指数为200以下）于以下）于250预烘预烘 2h，然后再按，然后再按 比例与填料均匀混合，再加人到模具中，在比例与填料均匀混合，再加人到模具中，在370下恒温下恒温 3040 min 模压成型模压成型 取出后置于冷压机上加压成型，取出后置于冷压机上加压成型，压力为压力为 10 MPa左右，自然冷却至左右，自然冷却至 150后后进行脱模进行脱模 200250下后处理下后处理，后处理时间依制品厚度而定，后处理时间依制品厚度而定 喷涂成型喷涂成型 聚苯硫醚的喷涂以聚苯硫醚的喷涂以静电粉末喷涂静电粉末喷涂为主为主

22、 喷涂前需将金属工件进行除油、喷沙、化学处理，以提高工件与聚苯硫醚的喷涂前需将金属工件进行除油、喷沙、化学处理，以提高工件与聚苯硫醚的粘附力粘附力 在在 370400下预热处理下预热处理 1020 min，用喷枪将，用喷枪将PPS粉末喷到工件表面，待流平粉末喷到工件表面，待流平 、固化后得到平整而有光泽的涂层、固化后得到平整而有光泽的涂层 第29页/共34页 PPS的用途十分广泛，主要应用于：的用途十分广泛，主要应用于： 汽车汽车、电子电气电子电气、机械行业机械行业、石油化工、制药业、轻工业石油化工、制药业、轻工业 以及军工、航空航天以及军工、航空航天等特殊领域。等特殊领域。 PPS树脂还被制成了高性能的特种纤维和薄膜等产品，使树脂还被制成了高性能的特种纤维和薄膜等产品，使 其在环保应用领域和清洁能源领域有了更加广泛的应用。其在环保应用领域和清洁能源领域有了更加广泛的应用。 PPS的应用的应用 第30页/共34页 电子电气电子电气 家电以及舒适类电气销量的增长，电路板微型化以及自动家电以及舒适类电气销量的增长，电路板微型化以及自动 化的更多应用，要求更高的温度和更为恶劣的工作环境，化的更多应用，要求更高的温度和更为恶劣的工作环境， 因此对于因此对于PPS树脂的需