聚苯硫醚(PPS)

聚苯硫醚(PPS)

物料性能

模具设计

制造商及品牌

发展历史

1. 1948年Macallum采用对对二氯甲苯和碳酸钠以及磺黄的熔融反应,在实验室里首次将其合成成功。

2. 1968年Phillips Petroleum公司(美国〕将工业制造方法开发成功。 3. 1973年该公司的得克萨斯(Texas)工厂以(RYTON)的商品名,开始商业化生产。

4. 1985年后,吴羽化学、东丽、大日本油墨等公司开始生产PPS。

物料性能

结构式:

是一种高结晶性芳基硫聚合物,理论密度1.44g/cm3,熔点250-315℃,分解温度大于480℃,体积电阻率大于1016Ω.cm,氧指数大于43,燃烧性能达到UL94V-0级,具有优良的耐热阻燃性能和电气性能。树脂经过玻璃纤维、碳纤维、晶须材料、无机填料等增强改性后,其热变形温度高于260℃,可在200℃下长期使用,坚韧耐磨,密度仅为不锈钢的20-25%。按结构可分为支化(交联)型PPS树脂和线型PPS树脂,介于两者之间的称为半交联型PPS树脂。

1. 一般性能:线性PPS为一种外观白色、高结晶度、硬而脆的聚合物,交联型PPS

为咖啡色。纯PPS的相对密度为1.3,但改性后会增大。

2. 机械性能:纯PPS的机械性能不高,尤其冲击强度比较低。以玻璃纤维增强后会

大幅度提高冲击强度和拉伸强度,拉伸强度>170MPa,弯曲强度>220MPa,缺口冲击强度>16MPa。刚性很高。纯PPS的弯曲模量可达3.8GPa,无机填充改性后可达到12.6GPa,增大5倍之多。具有优异的耐蠕变性和耐疲劳性,在负荷下的耐蠕变性好。表面硬度高,洛氏硬度>100HR;耐磨性高,其1000转时的磨耗量仅为0.04g,通过填充氟树脂及二硫化钼等润滑剂,可大幅度提高其耐磨性,摩擦系数在0.01-0.02。具有一定的自润性。机械性能对温度的敏感性能小。 3. 热性能:具有优异的热性能,其熔点超过280℃,热变形温度超过260℃,短期可

耐260℃,并可在200℃下长期使用。在空气中于700℃降解,在1000℃惰性气体仍保持40%的重量。经特殊改性的品种,热变形温度可达350℃以上。 4. 电性能:电性能十分突出,与其它工程塑料相比,其介电常数和介电损耗角正切值

都比较低,并且在较大的频率、温度及温度范围内变化不大;耐电弧好。常用于电器绝缘材料。在高温、高湿、高频条件下仍具有优良的电性能,其体积电阻率为1×1016Ω.cm,表面电阻率为1×1015Ω,电气强度>18KV/mm。

5. 防火性能:自身具有阻燃性:阻燃性可达到UL94V-0级,氧指数(LOI)>57%。

其自身的化学结构使其具有良好的难燃烧性能,无需加入阻燃剂。

6. 耐候性:优良的耐候性能。

耐化学腐蚀性好,其化学稳定性能仅次于四氟乙烯;对大多酸、7. 可抵抗的化学物质:

酯、酮、醛、酚及脂肪烃、芳香烃、氯代烃等稳定,目前尚未发现可在200℃以下溶解PPS的溶剂,对无机酸、碱和盐类的抵抗性极强。

8. 不可抵抗的化学物质:不耐氯代联苯及氧化性酸、氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、王水、

过氧化氢及次氯酸钠等。

9. 耐水解性:优良的耐水解性能。

10. 耐辐射性:耐辐射性好,耐幅射达到Gy1×108,是其它工程塑料无法比拟的新材

料,是电子、电气、机械、仪器、航空、航天、军事等领域耐辐射唯一理想的优良材料。

成型性能

可采用以下方式成型:

1. 注塑:可采用通用注塑机,玻璃纤维增强PPS的熔融指数以50g/10min为宜。 2. 挤出:采用排气式挤出机.料筒温度300-340℃,连接体温度320-340℃,口模温度300-320℃。

3. 模压成型:适合大型制品,采用两次压缩,先冷却,后热压。热压的预热温度纯PPS为360℃左右15min,GF PPS为380℃左右20min;模压压力为10-30MPa,冷却到150℃脱模。

4. 喷涂成型:采用悬浮喷涂法和悬浮喷涂与干粉热喷混合法,都是将PPS喷涂到金属表面,再经过塑化、淬火处理而得到涂层;PPS的涂层处理温度在300℃以上,保温30分锺。

注塑成型的工艺条件:

1. 干燥:虽然PPS是吸湿小的树脂,但是为了改善成型品的外观,也为了防止流涎,

建议以140℃、3小时或120℃、5小时的条件进行预备干燥。另外,有些品种为了防止干燥时的桥接,建议您在105℃、3小时的条件进行预备干燥。特别是对于自然色制品,为了取得更稳定的色相,需使用同一个成型条件。 对于碳素纤维增强品种,预备干燥特别重要。 为了避免滞留变色,要选择一次注射量与容量相平衡的注射成型机。

2. 回收利用:可以使用再生材料。但如果使用100%的再生材料,就会因玻璃纤维的

切断而造成机械特性及耐热性的降低,色相也会产生变化。使用时,建议采取一定的再生材料比例,不要超过 25%。

3. 热稳定性:即使长时间滞留在料筒内,其粘度也不会大幅度增加。因此,可有效利

用热流道。

4. 注射机台:由于PPS的成型温度较高,对注射速度的要求较高,为得到质量优良

的产品,建议采用电动机。

5. 料筒容量:产品重量一般为料筒容量的40-80%。

6. 喷嘴与闭锁系统:一般可用开式喷嘴,但为了防止流涎,最好选用闭式喷嘴。 7. 螺杆:由于PPS有很强的腐蚀性,坚韧耐磨,故螺杆需耐磨及耐腐蚀。长径比L/D

为20。

8. 料筒温度:如果流动性没有问题,则偏低的温度可减少滞留变色。特别是黑色之外

的其它颜色成型品,建议设定为300-320℃。

9. 模具温度:从成型品的外观、高温使用时的尺寸稳定性、耐热性及耐蠕动性方面考

虑,要避免将模具温度设定在120℃以下,最好设定在130℃以上。对交联型PPS,为得到良好的尺寸精度可将模温设定在135℃以上,但为了提高韧性,则需将模温设定在88℃以下。

10. 注射压力:一般的注射压力最好设定为29-98MPa(290 980bar),希望减少

毛刺时,建议采取低压成型。

要得到良好的外观,就要采取高速注射,但成型品容易产生翘曲及烧焦。11. 注射速度:

所以一般而言,如果外观良好,则过高的注射速度没有意义。

12. 背压:为了计量稳定化,建议背压设定为0-1.0MPa(0-10 bar)。背压不稳定

时,采取偏高的背压,一般为2.0-2.9 MPa(20-30 bar)。

一般以40-100rpm为宜。200rpm以上的转数会导致玻璃纤维的断裂13. 螺杆转速:

或树脂的发热,不宜采用。

14. 成型收缩率:流动方向:0.1-1.5%;垂直方向:0.4-1.6%。

15. 二次加工:PPS可进行粘接,超声波镕接,镕接,攻丝,压入,金属嵌件,切削加

工和表面装饰等二次加工。

模具设计

1. 钢材:由于PPS含有许多玻璃纤维等充填材料,需要考虑模具的磨损问题。另外,成型时产生极微量的腐蚀性气体时,还需要考虑耐磨损性和耐腐蚀性兼备的模具材料。作为PPS的模具材料,建议使用SKD-11、SUS-420-J2、SUS-440-C。为了延长模具寿命,有效的方法是对模具进行表面处理。建议采用PVD法进行瓷层处理,例如,氮化铬(CrN)层处理。

2. 流道:直浇口需要2-3o的坡度,标准流道为圆形或梯形。请务必在直浇口及流道的前端设置冷料井。请充分研磨直浇口。否则会有脱模不良的危险。 3. 浇口:用侧浇口设计才会增大自由度。设计为点浇口时,直径最小为0.6mm,通常多为0.8-1.2mm,最好为1mm以上。浇口位置是重要的,需注意熔合部分及纤维形充填物引起的异向性。

4. 拔模斜度:标准的拔模斜度为1-2o。要求尺寸精度时,拔模斜度为1/4-1/2o。 5. 排气口:请设置深0.005-0.008mm、宽5mm、长2-3mm程度的排气口。在比排气口端面深0.5-1mm处切削模具,开放大气。如果从直浇口及流道处也设置排气口,则效果更好。

应用

1. 汽车工业:用于汽车工业占45%左右,主要用于汽车功能件。 2. 电子电气:用于电子电气工业可占30%,它适合于环境温度高于200℃的高温电器组件。

3. 家用电器:热风筒、卷发器、干发器、烫发器、微波炉、咖啡煲、干衣机、电熨斗、电饭煲等的防护涂层和零部件。

4. 机械工业:机械工业中特别运用于在高湿、强腐蚀的环境下的部件制备。 5. 医疗工业:具有优良粘接性和耐蚀性,可以作医疗设备的用途。

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制造商及品牌 制造商

Ticona 泰科纳 Polyplastics 宝理 DIC 大日本油墨 SABIC 沙伯 Idemitsu 出光 Toray 东丽

Asahi Glass 旭硝子 Sumitomo 住友 MEP 三菱工程 Fortron Fortron DIC-PPS Supec Idemitsu PPS Torelina Asahi PPS PPS-FM Novapps CP Chem 雪佛龙菲力普斯 Ryton 品牌

聚苯硫醚(PPS)

物料性能

模具设计

制造商及品牌

发展历史

1. 1948年Macallum采用对对二氯甲苯和碳酸钠以及磺黄的熔融反应,在实验室里首次将其合成成功。

2. 1968年Phillips Petroleum公司(美国〕将工业制造方法开发成功。 3. 1973年该公司的得克萨斯(Texas)工厂以(RYTON)的商品名,开始商业化生产。

4. 1985年后,吴羽化学、东丽、大日本油墨等公司开始生产PPS。

物料性能

结构式:

是一种高结晶性芳基硫聚合物,理论密度1.44g/cm3,熔点250-315℃,分解温度大于480℃,体积电阻率大于1016Ω.cm,氧指数大于43,燃烧性能达到UL94V-0级,具有优良的耐热阻燃性能和电气性能。树脂经过玻璃纤维、碳纤维、晶须材料、无机填料等增强改性后,其热变形温度高于260℃,可在200℃下长期使用,坚韧耐磨,密度仅为不锈钢的20-25%。按结构可分为支化(交联)型PPS树脂和线型PPS树脂,介于两者之间的称为半交联型PPS树脂。

1. 一般性能:线性PPS为一种外观白色、高结晶度、硬而脆的聚合物,交联型PPS

为咖啡色。纯PPS的相对密度为1.3,但改性后会增大。

2. 机械性能:纯PPS的机械性能不高,尤其冲击强度比较低。以玻璃纤维增强后会

大幅度提高冲击强度和拉伸强度,拉伸强度>170MPa,弯曲强度>220MPa,缺口冲击强度>16MPa。刚性很高。纯PPS的弯曲模量可达3.8GPa,无机填充改性后可达到12.6GPa,增大5倍之多。具有优异的耐蠕变性和耐疲劳性,在负荷下的耐蠕变性好。表面硬度高,洛氏硬度>100HR;耐磨性高,其1000转时的磨耗量仅为0.04g,通过填充氟树脂及二硫化钼等润滑剂,可大幅度提高其耐磨性,摩擦系数在0.01-0.02。具有一定的自润性。机械性能对温度的敏感性能小。 3. 热性能:具有优异的热性能,其熔点超过280℃,热变形温度超过260℃,短期可

耐260℃,并可在200℃下长期使用。在空气中于700℃降解,在1000℃惰性气体仍保持40%的重量。经特殊改性的品种,热变形温度可达350℃以上。 4. 电性能:电性能十分突出,与其它工程塑料相比,其介电常数和介电损耗角正切值

都比较低,并且在较大的频率、温度及温度范围内变化不大;耐电弧好。常用于电器绝缘材料。在高温、高湿、高频条件下仍具有优良的电性能,其体积电阻率为1×1016Ω.cm,表面电阻率为1×1015Ω,电气强度>18KV/mm。

5. 防火性能:自身具有阻燃性:阻燃性可达到UL94V-0级,氧指数(LOI)>57%。

其自身的化学结构使其具有良好的难燃烧性能,无需加入阻燃剂。

6. 耐候性:优良的耐候性能。

耐化学腐蚀性好,其化学稳定性能仅次于四氟乙烯;对大多酸、7. 可抵抗的化学物质:

酯、酮、醛、酚及脂肪烃、芳香烃、氯代烃等稳定,目前尚未发现可在200℃以下溶解PPS的溶剂,对无机酸、碱和盐类的抵抗性极强。

8. 不可抵抗的化学物质:不耐氯代联苯及氧化性酸、氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、王水、

过氧化氢及次氯酸钠等。

9. 耐水解性:优良的耐水解性能。

10. 耐辐射性:耐辐射性好,耐幅射达到Gy1×108,是其它工程塑料无法比拟的新材

料,是电子、电气、机械、仪器、航空、航天、军事等领域耐辐射唯一理想的优良材料。

成型性能

可采用以下方式成型:

1. 注塑:可采用通用注塑机,玻璃纤维增强PPS的熔融指数以50g/10min为宜。 2. 挤出:采用排气式挤出机.料筒温度300-340℃,连接体温度320-340℃,口模温度300-320℃。

3. 模压成型:适合大型制品,采用两次压缩,先冷却,后热压。热压的预热温度纯PPS为360℃左右15min,GF PPS为380℃左右20min;模压压力为10-30MPa,冷却到150℃脱模。

4. 喷涂成型:采用悬浮喷涂法和悬浮喷涂与干粉热喷混合法,都是将PPS喷涂到金属表面,再经过塑化、淬火处理而得到涂层;PPS的涂层处理温度在300℃以上,保温30分锺。

注塑成型的工艺条件:

1. 干燥:虽然PPS是吸湿小的树脂,但是为了改善成型品的外观,也为了防止流涎,

建议以140℃、3小时或120℃、5小时的条件进行预备干燥。另外,有些品种为了防止干燥时的桥接,建议您在105℃、3小时的条件进行预备干燥。特别是对于自然色制品,为了取得更稳定的色相,需使用同一个成型条件。 对于碳素纤维增强品种,预备干燥特别重要。 为了避免滞留变色,要选择一次注射量与容量相平衡的注射成型机。

2. 回收利用:可以使用再生材料。但如果使用100%的再生材料,就会因玻璃纤维的

切断而造成机械特性及耐热性的降低,色相也会产生变化。使用时,建议采取一定的再生材料比例,不要超过 25%。

3. 热稳定性:即使长时间滞留在料筒内,其粘度也不会大幅度增加。因此,可有效利

用热流道。

4. 注射机台:由于PPS的成型温度较高,对注射速度的要求较高,为得到质量优良

的产品,建议采用电动机。

5. 料筒容量:产品重量一般为料筒容量的40-80%。

6. 喷嘴与闭锁系统:一般可用开式喷嘴,但为了防止流涎,最好选用闭式喷嘴。 7. 螺杆:由于PPS有很强的腐蚀性,坚韧耐磨,故螺杆需耐磨及耐腐蚀。长径比L/D

为20。

8. 料筒温度:如果流动性没有问题,则偏低的温度可减少滞留变色。特别是黑色之外

的其它颜色成型品,建议设定为300-320℃。

9. 模具温度:从成型品的外观、高温使用时的尺寸稳定性、耐热性及耐蠕动性方面考

虑,要避免将模具温度设定在120℃以下,最好设定在130℃以上。对交联型PPS,为得到良好的尺寸精度可将模温设定在135℃以上,但为了提高韧性,则需将模温设定在88℃以下。

10. 注射压力:一般的注射压力最好设定为29-98MPa(290 980bar),希望减少

毛刺时,建议采取低压成型。

要得到良好的外观,就要采取高速注射,但成型品容易产生翘曲及烧焦。11. 注射速度:

所以一般而言,如果外观良好,则过高的注射速度没有意义。

12. 背压:为了计量稳定化,建议背压设定为0-1.0MPa(0-10 bar)。背压不稳定

时,采取偏高的背压,一般为2.0-2.9 MPa(20-30 bar)。

一般以40-100rpm为宜。200rpm以上的转数会导致玻璃纤维的断裂13. 螺杆转速:

或树脂的发热,不宜采用。

14. 成型收缩率:流动方向:0.1-1.5%;垂直方向:0.4-1.6%。

15. 二次加工:PPS可进行粘接,超声波镕接,镕接,攻丝,压入,金属嵌件,切削加

工和表面装饰等二次加工。

模具设计

1. 钢材:由于PPS含有许多玻璃纤维等充填材料,需要考虑模具的磨损问题。另外,成型时产生极微量的腐蚀性气体时,还需要考虑耐磨损性和耐腐蚀性兼备的模具材料。作为PPS的模具材料,建议使用SKD-11、SUS-420-J2、SUS-440-C。为了延长模具寿命,有效的方法是对模具进行表面处理。建议采用PVD法进行瓷层处理,例如,氮化铬(CrN)层处理。

2. 流道:直浇口需要2-3o的坡度,标准流道为圆形或梯形。请务必在直浇口及流道的前端设置冷料井。请充分研磨直浇口。否则会有脱模不良的危险。 3. 浇口:用侧浇口设计才会增大自由度。设计为点浇口时,直径最小为0.6mm,通常多为0.8-1.2mm,最好为1mm以上。浇口位置是重要的,需注意熔合部分及纤维形充填物引起的异向性。

4. 拔模斜度:标准的拔模斜度为1-2o。要求尺寸精度时,拔模斜度为1/4-1/2o。 5. 排气口:请设置深0.005-0.008mm、宽5mm、长2-3mm程度的排气口。在比排气口端面深0.5-1mm处切削模具,开放大气。如果从直浇口及流道处也设置排气口,则效果更好。

应用

1. 汽车工业:用于汽车工业占45%左右,主要用于汽车功能件。 2. 电子电气:用于电子电气工业可占30%,它适合于环境温度高于200℃的高温电器组件。

3. 家用电器:热风筒、卷发器、干发器、烫发器、微波炉、咖啡煲、干衣机、电熨斗、电饭煲等的防护涂层和零部件。

4. 机械工业:机械工业中特别运用于在高湿、强腐蚀的环境下的部件制备。 5. 医疗工业:具有优良粘接性和耐蚀性,可以作医疗设备的用途。

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制造商及品牌 制造商

Ticona 泰科纳 Polyplastics 宝理 DIC 大日本油墨 SABIC 沙伯 Idemitsu 出光 Toray 东丽

Asahi Glass 旭硝子 Sumitomo 住友 MEP 三菱工程 Fortron Fortron DIC-PPS Supec Idemitsu PPS Torelina Asahi PPS PPS-FM Novapps CP Chem 雪佛龙菲力普斯 Ryton 品牌


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