PPS или полифенилен сулфид е разработен за първи път през 60-те години като високоефективен полимер. Той преодолява разликата между стандартните пластмаси и модерни материали, предлагайки уникални имоти, които го правят от съществено значение в различни индустрии.
В тази публикация ще проучим уникалните свойства на PPS, разнообразните приложения, как обработката и защо тя става незаменима в различни индустрии.
Химическа структура на PPS
Полифениленов сулфид (PPS) предлага високотемпературна устойчивост, твърдост и непрозрачен вид като полукристален термопластик.
Молекулярна структура
Гръбнакът на PPS се състои от пара-фениленови единици, редуващи се със сулфидни връзки. Това дава на PPS характерните му свойства.
Сярни атоми образуват единични ковалентни връзки между бензолните пръстени. Те се свързват в пара (1,4) конфигурация, създавайки линейна верига.
Кристална структура
PPS образува полукристални структури, допринасяйки за неговата термична стабилност и химическа устойчивост.
Орторомбична единица клетка
Единичната клетка на PPS е орторомбична, със следните размери:
A = 0,867 nm
b = 0,561 nm
c = 1,026 nm
Изчислената топлина на сливането за идеален PPS кристал е 112 J/g. Тази структура дава на PPS високата си точка на топене от 280 ° C.
Степен на кристалност
Степента на кристалност при PPS варира от 30% до 45%. Зависи от:
По -високата кристалност се увеличава:
Сила
Скованост
Химическа устойчивост
Топлинна устойчивост
По -ниската кристалност се подобрява:
Можете да приготвите аморфни и омрежени PPS от:
Отопление над температурата на топене
Охлаждане до 30 ° C под точката на топене
Държане за часове във въздушно присъствие
Тази структура дава на PPS отлични свойства като високотемпературна устойчивост и химическа инертност.
Видове PPS пластмаса
PPS смолата се предлага в различни форми, всяка с уникални свойства, пригодени за конкретни приложения.
Линеен PPS
Има почти удвояване на молекулното тегло на обикновения PPS
Води до по -голяма упоритост, удължаване и сила на удара
Излекува PPS
Произведени чрез нагряване на редовно PP в присъствието на въздух (O2)
Втвърдяването разширява молекулните вериги и създава някои клони
Подобрява молекулното тегло и осигурява характеристики, подобни на термореа
Разклонен pps
Има по -голямо молекулно тегло от обикновения PPS
Разполага с разширени полимерни вериги, разклоняващи се от гръбнака
Подобрява механичните свойства, упоритостта и пластичността
Таблицата по -долу сравнява молекулното тегло на различните видове PPS:
| PPS тип | Молекулно тегло |
| Редовен PPS | Базова линия |
| Линеен PPS | Почти двойно редовно PPS |
| Излекува PPS | Увеличава се от редовни PPS поради разширяване на веригата и разклоняване |
| Разклонен pps | По -високо от обикновения PPS |
Молекулното тегло на PPS играе решаваща роля за определяне на неговите свойства. По -високото молекулно тегло обикновено води до:
Подобрена механична якост
По -добра устойчивост на въздействие
Повишена пластичност и удължаване
Това обаче може да доведе и до повишен вискозитет, което прави обработката по -предизвикателна.
Свойства на PPS (полифенилен сулфид) пластмаса
PPS пластмасата показва уникална комбинация от свойства, които го правят подходящ за различни приложения.
Механични свойства
PPS може да се похвали с изключителни механични свойства, което го прави идеален за взискателни приложения.
Якост на опън: С якост на опън 12 500 psi (86 MPa), PPS може да издържи значителни натоварвания, без да се счупи.
Устойчивост на въздействие: Въпреки твърдостта си, PPS има Izod ударна якост от 0,5 фута-фунта/в (27 J/m), което му позволява да абсорбира внезапни удари.
Флефурен модул на еластичност: При 600 000 psi (4.1 GPa), PPS ефективно се съпротивлява на огъващите сили, поддържайки формата и структурната си цялост.
Размерна стабилност: PPS поддържа размерите си дори при условия на висока температура и влажност, което го прави подходящ за прецизни части с тесни допустими отклонения.
Топлинни свойства
PPS превъзхожда термичната стабилност и устойчивост, от решаващо значение за приложения с висока температура.
Температура на отклонение на топлината: PPS може да издържи температурите до 260 ° C (500 ° F) при 1,8 MPa (264 psi) и 110 ° C (230 ° F) при 8,0 MPa (1,160 psi).
Коефициент на линейно термично разширение: PPS показва минимални промени в размерите с температурни изменения при 4.0 × 10⁻⁵ в/in/° F (7.2 × 10⁻⁵ m/m/° C).
Максимална непрекъсната температура на обслужване: PPS може да се използва непрекъснато във въздуха при температури до 220 ° C (428 ° F).
Химическа устойчивост
PPS е известен с изключителната си химическа устойчивост, което я прави подходящ за тежки среди.
Устойчивост на влага: PPS остава незасегнат от влагата, като гарантира издръжливост и надеждност при влажни условия.
Устойчивост на различни химикали: PPS издържа на излагане на агресивни химикали, включително силни киселини, основи, органични разтворители, окислителни средства и въглеводороди.
Електрически свойства
Електрическите изолационни свойства на PPS го правят подходящ за електронни приложения.
Съпротивление с голям обем: PPS поддържа висока устойчивост на изолация дори в среди с висока мощност, с обемно съпротивление 10⊃1; ⁶ Ω · cm.
Диелектрична якост: С диелектрична якост 450 V/mil (18 kV/mm), PPS осигурява отлична изолация.
Допълнителни свойства
PPS предлага няколко други желани свойства:
Устойчивост на пламък: Повечето PPS съединения преминават стандарта UL94V-0 без допълнителни забавители на пламъка.
Високият модул при подсилване: Подсилените степени на PPS показват висок модул, засилвайки механичната якост.
Ниска абсорбция на вода: С абсорбция на вода от едва 0,02% след 24 часа потапяне, PPS е идеален за приложения, изискващи минимално усвояване на влага.
Следващата таблица обобщава основните свойства на PPS пластмаса:
| на свойството | Стойност |
| Якост на опън (ASTM D638) | 12 500 psi (86 MPa) |
| IZOD сила на въздействието (ASTM D256) | 0,5 фута-фунта/в (27 j/m) |
| Флефурен модул (ASTM D790) | 600 000 psi (4.1 GPA) |
| Температура на отклонение на топлината (ASTM D648) | 500 ° F (260 ° C) @ 264 psi |
| Коефициент на линейно термично разширение | 4.0 × 10⁻⁵ в/в/° F |
| Максимална непрекъсната температура на обслужване | 428 ° F (220 ° C) |
| Обемно съпротивление (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ ω · cm |
| Диелектрична якост (ASTM D149) | 450 V/mil (18 kV/mm) |
| Поглъщане на вода (ASTM D570, 24h) | 0,02% |
Тези свойства правят PPS отличен избор за приложения, изискващи висока производителност, издръжливост и надеждност в предизвикателна среда.
Производствен процес на PPS пластмаса
Реакцията на натриев сулфид и дихлоробензен в полярен разтворител за получаване на полифенилен сулфид (PPS)
Ранни иновации в PPS производството
Историята на PPS започва през 1967 г. с Едмъндс и Хил в Philips Petroleum. Те разработиха първия търговски процес под марката Ryton.
Основни характеристики на оригиналния процес:
Произвежда ниско молекулно тегло PPS
Идеален за приложения за покритие
Изисква се втвърдяване за степени на формоване
Съвременни техники за производство
Днешното производство на PPS се развива значително. Съвременните процеси имат за цел:
Елиминирайте етапа на втвърдяване
Разработване на продукти с подобрена механична якост
Повишаване на ефективността и намаляване на въздействието върху околната среда
Химическа реакция и синтез
Производството на PPS включва умен бит химия. Ето основната рецепта:
Смесете натриев сулфид и дихлоробензен
Добавете полярен разтворител (напр. N-метилпиролидон)
Загрейте до около 250 ° C (480 ° F)
Гледайте как се случва магията!
Процесът на втвърдяване и неговите ефекти
Втвърдяването е от решаващо значение за формоването на клас PPS. Това се случва около точката на топене с тире въздух.
Ефекти от втвърдяването:
Увеличава молекулното тегло
Засилва здравината
Намалява разтворимостта
Намалява потока на стопилката
Понижава кристалността
Потъмнява цвета си (здравей, кафеникав оттенък!)
Роля на полярните разтворители в производството на PPS
Полярните разтворители са неразбраните герои на продукцията на PPS. Те:
Улеснява реакцията между натриев сулфид и дихлоробензен
Помогнете за контролирането на молекулното тегло на полимера
Влияят на крайните свойства на PPS
Използвани обикновени полярни разтворители:
N-метилпиролидон (NMP)
Дифенил сулфон
Сулфол
Всеки разтворител носи свой собствен вкус на PPS партито, което влияе върху характеристиките на крайния продукт.
Приложения на пластмаса от полифенилен сулфид (PPS) в индустрията
PPS пластмасови находки се използват в различни индустрии поради уникалната си комбинация от имоти.
Автомобилно и аерокосмическо пространство
В автомобилния и аерокосмическия сектор се използва PPS за компоненти, изискващи издръжливост, топлинна устойчивост и химическа стабилност.
Компоненти на двигателя: PPS се използва в конектори, корпуси и шайби на тягата, където нейната висока температурна устойчивост и механична якост са от решаващо значение.
Части на горивната система: PPS компонентите се използват в горивни системи поради тяхната химическа устойчивост и способност да издържат на високи температури.
Интериори на въздухоплавателни средства: PPS се намира в компоненти за изтичане на самолети и интериорни скоби, където неговата лека и трайна природа е изгодна.
Електроника и електрически компоненти
Електрическите изолационни свойства на PPS го правят идеален за електронни и електрически приложения.
Конектори и изолатори: PPS се използва в конектори и изолатори поради високата си диелектрична якост и топлинната стабилност.
Парчета с вериги: PPS намира употреба в платки, поддържаща миниатюризация и висока производителност.
Приложения за микроелектроника: PPS е подходящ за приложения за микроелектроника, предлагайки отлична стабилност на размерите и изолационни свойства.
Индустрия за химическа обработка
Химическата устойчивост на PPS го прави подходящ за компоненти, изложени на корозивни химикали.
Клапани и помпи: PPS се използва в клапани, помпи и фитинги в приложения за химическа обработка, тъй като издържа на агресивни химикали при повишени температури.
Филтриращи корпуси: PPS се използва в корпусите на филтъра, като се гарантира издръжливост и химическа устойчивост в системите за филтриране.
Уплътнения и уплътнения: PPS е идеален за уплътнения и уплътнения в химическа среда, осигурявайки дълготрайни характеристики и устойчивост на деградация.
Промишлено оборудване
PPS се използва в индустриално оборудване заради устойчивостта на износване и механичната якост.
Скорости и лагери: PPS се използва в предавки, лагери и други устойчиви на износване компоненти, изискващи висока механична якост и стабилност на размерите.
Компоненти на компресора: PPS се използва в компресорни лопатки, тъй като предлага висока якост и издръжливост при взискателни индустриални приложения.
Приложения, устойчиви на износване: PPS компонентите се използват в ленти за износване и втулки, осигуряващи ниско триене и висока устойчивост на износване в индустриалните машини.
Полупроводникова индустрия
PPS намира приложение в полупроводниковата индустрия поради своите свойства на чистота и изолация.
Компоненти на полупроводникови машини: PPS се използва в конектори, контактни релси, топлинни щитове и дискове за контактно под налягане в оборудване за производство на полупроводници.
Специални оценки за полупроводникови приложения: Специални PPS степени като Tecatron SE и SX са предназначени за полупроводникови приложения, предлагащи висока чистота и подобрени свойства.
Механичност
PPS се използва в различни приложения за механично инженерство.
Части за компресор и помпа: PPS се използва в компресора и компонентите на помпата поради своята химическа устойчивост и механична якост.
Верижни водачи и основни плочи: PPS намира употреба във верижни водачи и основни плочи, осигурявайки устойчивост на износване и стабилност на размерите.
Други индустрии
PPS пластмасата се използва в няколко други индустрии:
Текстилни машини: PPS компонентите се използват за оборудване за боядисване, печат и обработка, предлагайки издръжливост и химическа устойчивост.
Медицински изделия: PPS се използва в хирургични части на инструмента поради химическата си резистентност и способността да издържа на процесите на стерилизация.
Нефтено и газово оборудване: PPS се използва в оборудване, уплътнения и конектори, където химическата му устойчивост и стабилността на високотемпературата са от съществено значение.
Следващата таблица обобщава ключовите приложения на PPS пластмасата в различни индустрии:
| индустриални | приложения |
| Автомобилно и аерокосмическо пространство | Компоненти на двигателя, части за горивна система, интериор на самолети |
| Електроника | Конектори, изолатори, платки, микроелектроника |
| Химическа обработка | Клапани, помпи, филтрирани корпуси, уплътнения, уплътнения |
| Промишлено оборудване | Зъбни колела, лагери, компресорни компоненти, устойчиви на износване части |
| Полупроводниково | Компоненти на машини, специални оценки за производство на полупроводници |
| Механичност | Части за компресор и помпа, водачи на вериги, основни табели |
| Текстил | Оборудване за боядисване и печат, машини за обработка |
| Медицински | Хирургически части инструменти |
| Нефт и газ | Оборудване за спускане, уплътнения, съединители |
Полифенилен сулфид (PPS) Свойства на материала Оптимизация на материала
Различни добавки и подкрепления могат да се използват за подобряване на свойствата на PPS пластмасата.
Добавки и подкрепления
Армиране на стъклени влакна
Стъклените влакна увеличават якостта на опън, модула на гъвкавост и размерите на стабилността на PPS.
Те правят PPS подходящ за приложения, изискващи висока механична якост.
Стандартните съединения като PPS-GF40 и PPS-GF MD 65 имат значителен пазарен дял.
Армиране на въглеродни влакна
PTFE добавки
Наночастици и нанокомпозити
Нанокомпозитите на базата на PPS могат да се приготвят с помощта на въглеродни нанофилъри (напр. Разширен графит, въглеродни нанотръби) или неорганични наночастици.
Нанофилерите се добавят към PPS предимно за подобряване на неговите механични свойства.
Повечето PPS нанокомпозити са приготвени чрез смесване на стопилката поради неразтворимостта на PPS в обикновените органични разтворители.
Следващата таблица сравнява свойствата на незапълнени, подсилени със стъклени и стъклени минерални PPS:
| Свойство (единица) | Недопълнено | стъкло подсилено (40%) | стъклено-минерално напълнено* |
| Плътност (kg/l) | 1.35 | 1.66 | 1.90 - 2.05 |
| Якост на опън (MPA) | 65-85 | 190 | 110-130 |
| Удължаване при почивка (%) | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| Флефурен модул (MPA) | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| Сила на гъвкавост (MPA) | 100-130 | 290 | 180-220 |
| IZOD нарязана сила на удара (KJ/M⊃2;) | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1,8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*В зависимост от съотношението стъкло/минерален пълнител
Специфични добавки за подобряване на собствеността
Специфични добавки могат да се използват за насочване и подобряване на конкретни свойства на PPS:
Алкални метални силикати за контрол на вискозитета
Калциев хлорид за увеличаване на молекулното тегло
Блок съполимери за подобряване на устойчивостта на въздействието
Сулфонова киселина естери за повишаване на скоростта на кристализация
Следващата таблица обобщава добавките, използвани за конкретни подобрения на имотите:
| Изискване за собственост | Подходящи добавки |
| Нисък поток на стопилка, висок вискозитет | Алкални метални силикати, алкални метални сулфити, аминокиселини, олигомери на силилен етер |
| Повишено молекулно тегло | Калциев хлорид, добавен по време на полимеризация |
| Подобрена устойчивост на въздействие | Включване на блокови съполимери в първоначалната реакция |
| Повишена скорост на кристализация | Сулфонова киселина естери заедно с нуклеиращ агент |
| Повишена стабилност на топлината, ниска температура на кристализация | Алкален метал или алкален земно метален дитионат |
Техники за обработка на PPS пластмаса
PPS смолите могат да бъдат обработени с помощта на различни техники, включително формоване на инжектиране, екструзия, формоване на удари и обработка.
Инжекционно формоване
Инжекционното формоване е често срещан метод за обработка на PPS, предлагащ висока производителност и прецизност.
Екструзия
PPS може да бъде екструдиран в различни форми, като влакна, филми, пръти и плочи.
Издухване
PPS може да бъде обработен с помощта на техники за формоване на удари.
Обработка на PPS
PPS е много обработен, което позволява прецизно и сложно производство на част.
Значение на предварително изсушаване при обработката
Предварително изсушаването на PPS е от решаващо значение за постигане на оптимални резултати от обработката.
Следващата таблица обобщава техниките за обработка и техните ключови съображения:
| Техника за обработка | Ключови съображения |
| Инжекционно формоване | Предварително изсушаване, температура и настройка на налягането, стегнатост на плесени |
| Екструзия | Условия за сушене, контрол на температурата, производство на фибри и филми |
| Издухване | Температурни диапазони, съображения за запълнени степени |
| Обработка | Избор на охлаждаща течност, процес на отгряване, постигане на прецизност |
Разбирайки и оптимизирайки тези техники за обработка, производителите могат да произвеждат висококачествени PPS части и компоненти за различни приложения.
Дизайнерски съображения за PPS приложения
При проектиране с PPS пластмаса трябва да се вземат предвид няколко фактора, за да се осигури оптимална производителност и ефективност на разходите.
Избор на PPS за конкретни приложения
Изборът на PPS за конкретно приложение изисква внимателна оценка на неговите уникални свойства.
Съображения за обработка и довършителни работи
PPS може да бъде обработен за затваряне на отклоненията, което го прави подходящ за сложни, прецизни части.
Обработката може да причини повърхностно напукване и вътрешни напрежения в PPS.
Тези проблеми могат да бъдат смекчени чрез отгряване и използване на подходящи охлаждащи течници.
Неароматичните, водоразтворими охлаждащи течници, като въздух под налягане и пръскане на мъгла, се препоръчват за постигане на висококачествени повърхностни облицовки.
Размерена стабилност при температурите
PPS поддържа отлична стабилност на размерите при различни температури.
Съображения за разходите в сравнение с алтернативни материали
Докато PPS предлага отлична производителност, той е по -скъп от много стандартни инженерни пластмаси.
Дизайнерите трябва да оценят съотношението на разходите и ползите за използване на PPS.
Алтернативни материали, като Peek, могат да се считат за по -малко взискателни приложения.
Уникалната комбинация от имоти на PPS обаче често оправдава по -високата му цена в конкретни приложения.
Съображения за околната среда и безопасността
PPS обикновено се счита за безопасни и нетоксични, но трябва да се спазват правилни протоколи за обработка и безопасност.
PPS може да представлява рискове за човешкото здраве и околната среда, ако не се обработва правилно или се използва неподходящо.
Трябва да се спазват правилните протоколи за безопасност и насоки, за да се сведе до минимум рисковете.
PPS има лоша устойчивост на UV, което го прави неподходящ за външни приложения без защитни покрития.
Следващата таблица обобщава ключовите съображения за проектиране на PPS приложения:
| за разглеждане на дизайна | Ключови точки |
| Избор на PPS за конкретни приложения | Химическа устойчивост, високотемпературна стабилност, стабилност на размерите |
| Обработка и довършителни работи | Отгряване, подходящи охлаждащи течности, напукване на повърхността и смекчаване на вътрешния стрес |
| Размерена стабилност при температурите | Минимални изменения на размерите, надеждна ефективност при различни условия |
| Съображения за разходите | По-висока цена от стандартните пластмаси, оценка на разходите и ползите, алтернативни материали |
| Околната среда и безопасността | Като цяло безопасни, правилни протоколи за обработка и безопасност, лоша устойчивост на UV |
Заключение
PPS Plastic предлага изключителна гъвкавост и висока производителност, което я прави идеален за взискателни приложения. Химическата му устойчивост, топлинната стабилност и механичната якост гарантират надеждността в индустрията.
Разбирането на модификациите на PPS, методите за обработка и насоките за проектиране е от решаващо значение за максимално максимално максимално потенциала му. С правилното приложение PPS създава трайни продукти в автомобила, аерокосмическото пространство, електрониката и други.
Съвети: Може би се интересувате от всички пластмаси
