PPS o sulfur de polifenilè es va desenvolupar per primera vegada als anys seixanta com a polímer d’alt rendiment. Es posa a la bretxa entre plàstics estàndard i materials avançats, oferint propietats úniques que el fan essencial en diverses indústries.
En aquesta publicació, explorarem les propietats úniques de PPS, les aplicacions diverses, la manera de processar -les i per què es fa imprescindible en diverses indústries.
Estructura química del PPS
El sulfur de polifenilè (PPS) ofereix resistència a alta temperatura, rigidesa i un aspecte opac com a termoplàstic semi-cristal·lí.
Estructura molecular
La columna vertebral de PPS consisteix en unitats de para-fenilè alternant-se amb enllaços de sulfur. Això proporciona als PPS les seves propietats característiques.
Els àtoms de sofre formen enllaços covalents únics entre anells de benzè. Es connecten en una configuració de paràgraf (1,4), creant una cadena lineal.
Estructura cristal·lina
PPS forma estructures semi-cristal·lines, contribuint a la seva estabilitat tèrmica i resistència química.
Cèl·lula de la unitat ortorhombica
La cel·la d’unitat de PPS és ortorhombica, amb les dimensions següents:
a = 0,867 nm
b = 0,561 nm
c = 1.026 nm
La calor calculada de fusió per a un cristall PPS ideal és de 112 J/g. Aquesta estructura proporciona als PPS el seu punt de fusió elevat de 280 ° C.
Grau de cristalinitat
El grau de cristalinitat en PPS oscil·la entre el 30% i el 45%. Depèn de:
Augmenta la cristalinitat més alta:
Força
Rigidesa
Resistència química
Resistència a la calor
La cristallinitat inferior millora:
Resistència a l’impacte
Allargació
Podeu preparar PPS amorfs i reticulats per:
Calefacció per sobre de la temperatura de fusió
Refredament a 30 ° C per sota del punt de fusió
Mantenint -se durant hores a la presència de l’aire
Aquesta estructura proporciona a PPS excel·lents propietats com la resistència a alta temperatura i la inertesa química.
Tipus de plàstic PPS
La resina PPS es presenta de diferents formes, cadascuna amb propietats úniques adaptades a aplicacions específiques.
PPS lineals
Té gairebé el doble del pes molecular de PPS regular
Dóna lloc a una major tenacitat, allargament i força d’impacte
PPS curat
Produït per escalfar PPS regular en presència d’aire (O2)
El curació estén les cadenes moleculars i crea algunes branques
Millora el pes molecular i proporciona característiques similars al termoset
PPS ramificat
Té un pes molecular més elevat que els PPS regulars
Disposa de cadenes de polímer esteses que es ramifiquen de la columna vertebral
Millora les propietats mecàniques, la tenacitat i la ductilitat
La taula següent compara el pes molecular de diferents tipus de PPS:
| de tipus PPS | Comparació de pes molecular |
| PPS regular | Base |
| PPS lineals | Gairebé doble PPS regular |
| PPS curat | Va augmentar de PPS regular a causa de l'extensió i la ramificació de la cadena |
| PPS ramificat | Superior al PPS regular |
El pes molecular del PPS té un paper crucial en la determinació de les seves propietats. El pes molecular més elevat generalment condueix a:
Millora de la força mecànica
Millor resistència a l’impacte
Augment de la ductilitat i allargament
Tot i això, també pot donar lloc a un augment de la viscositat, fent que el processament sigui més difícil.
Propietats del PPS (sulfur de polifenilè) plàstic
PPS Plastic presenta una combinació única de propietats que la fan adequada per a diverses aplicacions.
Propietats mecàniques
El PPS compta amb propietats mecàniques destacades, cosa que el fa ideal per a aplicacions exigents.
Resistència a la tracció: amb una resistència a la tracció de 12.500 psi (86 MPa), els PP poden suportar càrregues significatives sense trencar -se.
Resistència a l’impacte: Malgrat la seva rigidesa, el PPS té una força d’impacte IZOD de 0,5 peus lliures/in (27 J/m), cosa que li permet absorbir xocs sobtats.
Mòdul de flexió d’elasticitat: a 600.000 psi (4,1 GPa), els PPS resisteixen efectivament a les forces de flexió, mantenint la seva forma i la seva integritat estructural.
Estabilitat dimensional: PPS manté les seves dimensions fins i tot en condicions d’alta temperatura i humitat, cosa que la fa adequada per a parts de precisió amb toleràncies estretes.
Propietats tèrmiques
El PPS destaca en estabilitat i resistència tèrmica, crucials per a aplicacions a alta temperatura.
Temperatura de desviació de calor: els PP poden suportar temperatures fins a 260 ° C (500 ° F) a 1,8 MPa (264 psi) i 110 ° C (230 ° F) a 8,0 MPa (1.160 psi).
Coeficient d’expansió tèrmica lineal: PPS mostra canvis dimensionals mínims amb variacions de temperatura a 4,0 × 10⁻⁵ in/in/° F (7,2 × 10⁻⁵ m/m/° C).
Temperatura màxima de servei continu: els PP es poden utilitzar contínuament a l’aire a temperatures de fins a 220 ° C (428 ° F).
Resistència química
El PPS és conegut per la seva excepcional resistència química, cosa que la fa adequada per a ambients durs.
Resistència a la humitat: PPS es manté afectat per la humitat, garantint la durabilitat i la fiabilitat en condicions humides.
Resistència a diversos productes químics: PPS resisteix l’exposició a productes químics agressius, incloent àcids forts, bases, dissolvents orgànics, agents oxidants i hidrocarburs.
Propietats elèctriques
Les propietats d’aïllament elèctric del PPS la fan adequada per a aplicacions electròniques.
Resistència de volum elevat: PPS manté alta resistència a l’aïllament fins i tot en ambients d’alta humitat, amb una resistivitat de volum de 10⊃1; ⁶ ω · cm.
Força dielèctrica: amb una resistència dielèctrica de 450 V/MIL (18 kV/mm), PPS garanteix un aïllament excel·lent.
Propietats addicionals
PPS ofereix diverses altres propietats desitjables:
Resistència a la flama: la majoria de compostos PPS passen l'estàndard UL94V-0 sense retardants addicionals de la flama.
Mòdul alt Quan es reforça: les notes PPS reforçades presenten un mòdul elevat, millorant la resistència mecànica.
Absorció d’aigua baixa: amb una absorció d’aigua de només un 0,02% després de 24 hores d’immersió, els PPS són ideals per a aplicacions que requereixen una presa d’humitat mínima.
La taula següent resumeix les propietats clau del plàstic PPS:
| de la propietat | Valor |
| Força de tracció (ASTM D638) | 12.500 psi (86 MPa) |
| Izod Impact Força (ASTM D256) | 0,5 peus lliures/in (27 J/m) |
| Mòdul de flexió (ASTM D790) | 600.000 psi (4.1 GPA) |
| Temperatura de desviació de calor (ASTM D648) | 500 ° F (260 ° C) @ 264 psi |
| Coeficient d’expansió tèrmica lineal | 4,0 × 10⁻⁵ a/in/° F |
| Temperatura màxima del servei continu | 428 ° F (220 ° C) |
| Resistència del volum (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ ω · cm |
| Força dielèctrica (ASTM D149) | 450 V/MIL (18 kV/mm) |
| Absorció d'aigua (ASTM D570, 24h) | 0,02% |
Aquestes propietats fan que els PPS siguin una opció excel·lent per a aplicacions que exigeixen un alt rendiment, durabilitat i fiabilitat en entorns difícils.
Procés de fabricació de plàstic PPS
La reacció del sulfur de sodi i el diclorobenzè en un dissolvent polar per produir sulfur de polifenilè (PPS)
Innovacions primerenques en la producció de PPS
La història del PPS va començar el 1967 amb Edmonds i Hill a Philips Petroleum. Van desenvolupar el primer procés comercial amb la marca Ryton.
Característiques clau del procés original:
Va produir PPS de baix pes molecular
Ideal per a aplicacions de recobriment
Curació necessària per a les notes de modelat
Tècniques de fabricació modernes
La producció PPS actual ha evolucionat significativament. Els processos moderns tenen com a objectiu:
Elimineu l’etapa de curació
Desenvolupar productes amb força mecànica millorada
Augmentar l’eficiència i reduir l’impacte ambiental
Reacció química i síntesi
La producció de PPS implica una mica de química intel·ligent. Aquí teniu la recepta bàsica:
Barregeu sulfur de sodi i diclorobenzene
Afegiu un dissolvent polar (per exemple, n-metilpirrolidona)
Escalfeu a uns 250 ° C (480 ° F)
Mireu que la màgia passi!
El procés de curació i els seus efectes
El curació és crucial per modelar PPS de grau. Passa al voltant del punt de fusió amb un raig d’aire.
Efectes de la curació:
Augmenta el pes molecular
Augmenta la duresa
Redueix la solubilitat
Disminueix el flux de fusió
Baixa la cristalinitat
El color enfosquit (hola, tonalitat marró!)
Paper dels dissolvents polars en la producció de PPS
Els dissolvents polars són els herois no coneguts de la producció de PPS. Ells:
Facilitar la reacció entre sulfur de sodi i diclorobenzene
Ajudeu a controlar el pes molecular del polímer
Influeix en les propietats finals del PPS
Solvents polars comuns utilitzats:
N-metilpirrolidona (NMP)
Sulfona difenil
Sulfolà
Cada dissolvent aporta el seu propi sabor a la festa del PPS, afectant les característiques del producte final.
Aplicacions de plàstic de sulfur de polifenilè (PPS) a través de les indústries
Les troballes de plàstic PPS s’utilitzen en diverses indústries a causa de la seva combinació única de propietats.
Automoció i Aeroespace
En els sectors d’automoció i aeroespacial, el PPS s’utilitza per a components que requereixen durabilitat, resistència a la calor i estabilitat química.
Components del motor: PPS s’utilitza en connectors, carcasses i rentadores d’empenta, on la seva resistència a alta temperatura i la seva resistència mecànica són crucials.
Parts del sistema de combustible: els components PPS s’utilitzen en els sistemes de combustible per la seva resistència química i la seva capacitat per suportar temperatures elevades.
Interiors d’avions: PPS es troba en components de conducció d’avions i claudàtors interiors, on la seva naturalesa lleugera i duradora és avantatjosa.
Electrònica i components elèctrics
Les propietats d’aïllament elèctric del PPS la fan ideal per a aplicacions electròniques i elèctriques.
Connectors i aïllants: PPS s’utilitza en connectors i aïllants a causa de la seva alta resistència dielèctrica i estabilitat tèrmica.
Taulers de circuit: PPS troba l’ús en les plaques de circuit, que suporta la miniaturització i l’alt rendiment.
Aplicacions de microelectrònica: PPS és adequat per a aplicacions de microelectrònica, oferint excel·lents estabilitat dimensional i propietats d’aïllament.
Indústria de processament químic
La resistència química del PPS la fa adequada per a components exposats a productes químics corrosius.
Vàlvules i bombes: PPS s’utilitza en vàlvules, bombes i accessoris en aplicacions de processament químic perquè suporta productes químics agressius a temperatures elevades.
Carcassa de filtre: PPS s’utilitza en carcasses de filtres, garantint la durabilitat i la resistència química en els sistemes de filtració.
Segells i juntes: PPS és ideal per a segells i juntes en entorns químics, proporcionant un rendiment durador i resistència a la degradació.
Equipament industrial
El PPS s’utilitza en equips industrials per a la seva resistència al desgast i la seva resistència mecànica.
Engranatges i coixinets: PPS s’utilitza en engranatges, coixinets i altres components resistents al desgast que requereixen una gran resistència mecànica i estabilitat dimensional.
Components del compressor: el PPS s’utilitza en les pales del compressor perquè ofereix una gran resistència i durabilitat en aplicacions industrials exigents.
Aplicacions resistents al desgast: els components de PPS s’utilitzen en bandes de desgast i casquets, proporcionant una fricció baixa i una gran resistència al desgast en maquinària industrial.
Indústria de semiconductors
El PPS troba aplicació a la indústria de semiconductors per la seva puresa i propietats d’aïllament.
Components de maquinària de semiconductors: PPS s’utilitza en connectors, carrils de contacte, escuts de calor i discos de pressió de contacte en equips de producció de semiconductors.
Grups especials per a aplicacions de semiconductors: Les notes especialitzades en PPS com Tecatron SE i SX estan dissenyades per a aplicacions de semiconductors, oferint propietats d’alta puresa i millorades.
Enginyeria mecànica
El PPS s’utilitza en diverses aplicacions d’enginyeria mecànica.
Compressors i peces de bomba: PPS s’utilitza en components del compressor i de la bomba a causa de la seva resistència química i la seva resistència mecànica.
Guies de cadena i plaques de base: PPS troba l’ús en guies de cadena i plaques de base, proporcionant resistència al desgast i estabilitat dimensional.
Altres indústries
El plàstic PPS s'utilitza en diverses altres indústries:
Maquinària tèxtil: els components PPS s’utilitzen en equips de tintura, impressió i processament, que ofereixen durabilitat i resistència química.
Dispositius mèdics: PPS s’utilitza en parts d’instruments quirúrgics a causa de la seva resistència química i la capacitat de suportar els processos d’esterilització.
Equips de petroli i gas: el PPS s’utilitza en equips, segells i connectors, on la seva resistència química i estabilitat a alta temperatura són essencials.
La taula següent resumeix les aplicacions clau del plàstic PPS a diverses indústries:
| de la indústria | aplicacions |
| Automoció i Aeroespace | Components del motor, peces del sistema de combustible, interiors d’avions |
| Electrònica | Connectors, aïllants, taulers de circuit, microelectrònica |
| Processament químic | Vàlvules, bombes, carcasses de filtres, segells, juntes |
| Equipament industrial | Engranatges, coixinets, components del compressor, peces resistents al desgast |
| Semiconductor | Components de maquinària, qualificacions especials per a la producció de semiconductors |
| Enginyeria mecànica | Compressors i peces de bomba, guies de cadena, plaques de base |
| Tèxtil | Equips de tintura i impressió, maquinària de processament |
| Mèdic | Parts d’instruments quirúrgics |
| Petroli i gas | Equips de baixada, segells, connectors |
Polifenilè sulfur (PPS) Propietats del material Optimització
Es poden utilitzar diversos additius i reforços per millorar les propietats del plàstic PPS.
Additius i reforços
La taula següent compara les propietats de PPS no plens de vidre, reforçat i de vidre-minerals:
| propietat (unitat) de vidre | reforçat | (40%) | de vidre ple de vidre* farcit* |
| Densitat (Kg/L) | 1.35 | 1.66 | 1,90 - 2.05 |
| Força de tracció (MPA) | 65-85 | 190 | 110-130 |
| Allargament a la pausa (%) | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| Mòdul de flexió (MPA) | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| Força de flexió (MPA) | 100-130 | 290 | 180-220 |
| Izod Notched Força (KJ/M⊃2;) | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1,8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*Segons la relació de vidre/mineral
Additius específics per a la millora de la propietat
Es poden utilitzar additius específics per orientar -se i millorar les propietats particulars dels PPS:
Silicats de metall alcalí per al control de la viscositat
Clorur de calci per augmentar el pes molecular
Bloqueja els copolímers per a la millora de la resistència a l'impacte
Èsters d’àcid sulfonic per a la millora de la taxa de cristal·lització
La taula següent resumeix els additius utilitzats per a millores específiques de la propietat:
| Requisits de la propietat | Additius adequats |
| Flux de fusió baixa, alta viscositat | Silicats de metall alcalí, sulfits metàl·lics alcalins, aminoàcids, oligòmers d'un èter silil |
| Augment del pes molecular | Clorur de calci afegit durant la polimerització |
| Resistència a l'impacte millorada | Inclusió de copolímers de blocs en la reacció inicial |
| Augment de la taxa de cristal·lització | Èsters d’àcid sulfonic juntament amb un agent nucleador |
| Augment de l'estabilitat de calor, baixa temperatura de cristal·lització | Metall alcalí o alcali de metall de metall |
Tècniques de processament del plàstic PPS
Les resines PPS es poden processar mitjançant diverses tècniques, com ara modelat per injecció, extrusió, modelat de cops i mecanitzat.
Modelat per injecció
El modelat per injecció és un mètode de processament comú per a PPS, que ofereix una alta productivitat i precisió.
Extrusió
El PPS es pot extreure en diverses formes, com ara fibres, pel·lícules, varetes i lloses.
Modelat
Els PP es poden processar mitjançant tècniques de modelat de cops.
PP de mecanitzat
El PPS és altament mecanitzat, permet una fabricació de part precisa i complexa.
Importància del pre-assecat en el processament
PPS pre-assecar és crucial per obtenir resultats òptims de processament.
La taula següent resumeix les tècniques de processament i les seves consideracions clau:
| de la tècnica de processament | consideracions clau |
| Modelat per injecció | Configuració prèvia a l’assecat, temperatura i pressió, estanquitat del motlle |
| Extrusió | Condicions d'assecat, control de temperatura, producció de fibra i cinema |
| Modelat | Intervals de temperatura, consideracions per a qualificacions omplides |
| Mecanitzat | Selecció de refrigerants, procés de recuit, aconseguint precisió |
En comprendre i optimitzar aquestes tècniques de processament, els fabricants poden produir peces i components de PPS d’alta qualitat per a diverses aplicacions.
Consideracions de disseny per a aplicacions PPS
Quan es dissenya amb plàstic PPS, cal tenir en compte diversos factors per garantir un rendiment òptim i rendibilitat.
Selecció de PPS per a aplicacions específiques
L’elecció de PPS per a una aplicació específica requereix una avaluació acurada de les seves propietats úniques.
Consideracions de mecanitzat i acabat
Els PP es poden mecanitzar per tancar toleràncies, fent -lo adequat per a peces de precisió complexes.
El mecanitzat pot causar esquerdes de superfície i tensions internes en PPS.
Aquests problemes es poden mitigar mitjançant el recuit i l’ús de refrigerants adequats.
Es recomana refrigerants no aromàtics i solubles en aigua, com ara aire a pressió i atrevies a pressió, per aconseguir acabats superficials de gran qualitat.
Estabilitat dimensional entre les temperatures
El PPS manté una excel·lent estabilitat dimensional a diverses temperatures.
Consideracions de costos en comparació amb els materials alternatius
Si bé PPS ofereix un excel·lent rendiment, és més car que molts plàstics d’enginyeria estàndard.
Els dissenyadors han d'avaluar la relació cost-benefici d'utilitzar PPS.
Es poden considerar materials alternatius, com PEEK, per a aplicacions menys exigents.
Tanmateix, la combinació única de propietats de PPS sovint justifica el seu cost més elevat en aplicacions específiques.
Consideracions ambientals i de seguretat
El PPS es considera generalment segur i no tòxic, però s’han de seguir protocols de manipulació i seguretat adequats.
El PPS pot suposar riscos per a la salut humana i el medi ambient si no es maneja correctament o s’utilitza de manera inadequada.
S’han de seguir els protocols i les directrius adequades per minimitzar els riscos.
El PPS té una mala resistència UV, cosa que fa que no sigui apte per a aplicacions a l'aire lliure sense recobriments de protecció.
La taula següent resumeix les consideracions de disseny clau per a les aplicacions PPS:
| Disseny de consideració | dels punts clau |
| Selecció de PPS per a aplicacions específiques | Resistència química, estabilitat a alta temperatura, estabilitat dimensional |
| Mecanitzat i acabat | Recobriment, refrigerants adequats, esquerdes de superfície i mitigació de tensió interna |
| Estabilitat dimensional entre les temperatures | Canvis dimensionals mínims, rendiment fiable en diferents condicions |
| Consideracions de costos | Cost més elevat que els plàstics estàndard, l'avaluació cost-benefici, els materials alternatius |
| Ambiental i de seguretat | Generalment protocols de manipulació i seguretat segurs, de mala resistència a la UV |
Conclusió
PPS Plastic ofereix una versatilitat excepcional i un alt rendiment, cosa que el fa ideal per a aplicacions exigents. La seva resistència química, estabilitat tèrmica i resistència mecànica asseguren la fiabilitat entre les indústries.
Comprendre les modificacions de PPS, els mètodes de processament i les directrius de disseny és crucial per maximitzar el seu potencial. Amb una aplicació adequada, PPS crea productes duradors en automoció, aeroespacial, electrònica i molt més.
Consells: potser us interessa tots els plàstics
