PPS nebo polyfenylensulfid byl poprvé vyvinut v 60. letech jako vysoce výkonný polymer. Přemohuje mezeru mezi standardními plasty a pokročilými materiály a nabízí jedinečné vlastnosti, díky nimž je nezbytný v různých průmyslových odvětvích.
V tomto příspěvku prozkoumáme jedinečné vlastnosti PPS, rozmanité aplikace, jak zpracování a proč se v různých průmyslových odvětvích stává nepostradatelným.
Chemická struktura PPS
Polyfenylensulfid (PPS) nabízí vysokoteplotní odolnost, rigiditu a neprůhledný vzhled jako polokrystalický termoplastický.
Molekulární struktura
Páteř PPS sestává z para-fenylenových jednotek střídajících se se sírami. To dává PPS jeho charakteristické vlastnosti.
Atomy síry tvoří jednotlivé kovalentní vazby mezi benzenovými kruhy. Připojují se v konfiguraci para (1,4) a vytvářejí lineární řetězec.
Krystalická struktura
PPS tvoří polokrystalické struktury, které přispívají k její tepelné stabilitě a chemické odolnosti.
Orthombická buňka jednotky
Jednotková buňka PPS je ortorombická, s následujícími rozměry:
A = 0,867 nm
B = 0,561 nm
c = 1,026 nm
Vypočítané teplo fúze pro ideální krystal PPS je 112 J/g. Tato struktura dává PPS vysoký bod tání 280 ° C.
Stupeň krystalinity
Stupeň krystalinity v PPS se pohybuje od 30% do 45%. Záleží na:
Zvyšuje se vyšší krystalinita:
Pevnost
Ztuhlost
Chemická odolnost
Odolnost proti teplu
Zlepšuje se nižší krystalinita:
Odolnost vůči dopadu
Prodloužení
Amorfní a zesítěné PPS můžete připravit:
Vytápění nad teplotou tání
Chlazení na 30 ° C pod bodem tání
Držení celé hodiny v přítomnosti vzduchu
Tato struktura dává PPS vynikající vlastnosti, jako je odolnost proti vysoké teplotě a chemická inertnost.
Typy plastů PPS
PPS pryskyřice přichází v různých formách, z nichž každá má jedinečné vlastnosti přizpůsobené pro konkrétní aplikace.
Lineární PPS
Má téměř dvojnásobek molekulové hmotnosti běžných PPS
Má za následek vyšší houževnatost, prodloužení a sílu dopadu
Vyléčený PPS
Produkované vytápěním pravidelných PPS v přítomnosti vzduchu (O2)
Vyléčení rozšiřuje molekulární řetězce a vytváří některé větve
Zvyšuje molekulovou hmotnost a poskytuje vlastnosti podobné termosetu
Rozvětvené PPS
Má vyšší molekulovou hmotnost než běžná PPS
Obsahuje rozšířené polymerní řetězce větvící se z páteře
Zlepšuje mechanické vlastnosti, houževnatost a tažnost
Níže uvedená tabulka porovnává molekulovou hmotnost různých typů PPS: Porovnání
| typu PPS | molekulové hmotnosti |
| Pravidelné PPS | Základní linie |
| Lineární PPS | Téměř dvojnásobné pravidelné PPS |
| Vyléčený PPS | Zvýšil se z běžného PPS v důsledku prodloužení řetězce a větvení |
| Rozvětvené PPS | Vyšší než běžné PPS |
Molekulová hmotnost PPS hraje klíčovou roli při určování jeho vlastností. Vyšší molekulová hmotnost obecně vede k:
Může to však také vést ke zvýšené viskozitě, díky čemuž je zpracování náročnější.
Vlastnosti PPS (polyfenylelensulfid) plastu
PPS Plast vykazuje jedinečnou kombinaci vlastností, díky nimž je vhodný pro různé aplikace.
Mechanické vlastnosti
PPS se může pochlubit vynikajícími mechanickými vlastnostmi, což je ideální pro náročné aplikace.
Pevnost v tahu: S pevností v tahu 12 500 psi (86 MPa) pps vydrží významné zatížení bez rozbití.
Odolnost proti nárazu: Navzdory své rigiditě má PPS sílu IzOD dopadu 0,5 ft-lbs/in (27 J/m), což jí umožňuje absorbovat náhlé šoky.
Flexirální modul elasticity: Při 600 000 psi (4,1 GPA), PPS účinně odolává ohýbacím silám a udržuje svůj tvar a strukturální integritu.
Rozměrná stabilita: PPS udržuje své rozměry i za podmínek vysoké teploty a vlhkosti, takže je vhodná pro přesné části s těsnými tolerancemi.
Tepelné vlastnosti
PPS vyniká v tepelné stabilitě a odporu, rozhodující pro vysokoteplotní aplikace.
Teplota teploty tepla: PPS vydrží teploty do 260 ° C (500 ° F) při 1,8 MPa (264 psi) a 110 ° C (230 ° F) při 8,0 MPa (1 160 psi).
Koeficient lineární tepelné roztažení: PPS ukazuje minimální rozměrové změny s změnami teploty při 4,0 x 10⁻⁵ in/° F (7,2 x 10⁻⁵ m/m/° C).
Maximální kontinuální servisní teplota: PPS lze používat nepřetržitě ve vzduchu při teplotách až do 220 ° C (428 ° F).
Chemická odolnost
PPS je známý pro svou výjimečnou chemickou odolnost, takže je vhodný pro drsné prostředí.
Odolnost vůči vlhkosti: PPS zůstává ovlivněna vlhkostí, což zajišťuje trvanlivost a spolehlivost ve vlhkých podmínkách.
Odolnost vůči různým chemikáliím: PPS vydrží vystavení agresivním chemikáliím, včetně silných kyselin, bází, organických rozpouštědel, oxidačních činidel a uhlovodíků.
Elektrické vlastnosti
Elektrické izolační vlastnosti PPS je vhodné pro elektronické aplikace.
Vysoký objemový odpor: PPS udržuje vysokou izolační odolnost i v prostředích s vysokou humitou s objemovým odporem 10⊃1; ⁶ Ω · cm.
Dielektrická síla: S dielektrickou silou 450 V/MIL (18 kV/mm) zajišťuje PPS vynikající izolaci.
Další vlastnosti
PPS nabízí několik dalších žádaných vlastností:
Odolnost proti plameni: Většina sloučenin PPS prochází standardem UL94V-0 bez dalších zpomalovacích hodnot hoření.
Vysoký modul, když je vyztužen: zesílené známky PPS vykazují vysoký modul, což zvyšuje mechanickou pevnost.
Nízká absorpce vody: S absorpcí vody pouhých 0,02% po 24 hodinách ponoření je PPS ideální pro aplikace vyžadující minimální absorpci vlhkosti.
Následující tabulka shrnuje klíčové vlastnosti plastu PPS:
| vlastnosti | Hodnota |
| Pevnost v tahu (ASTM D638) | 12 500 psi (86 MPa) |
| Síla dopadu IZOD (ASTM D256) | 0,5 ft-lbs/in (27 J/m) |
| Flexirální modul (ASTM D790) | 600 000 psi (4,1 GPA) |
| Teplota vychylování tepla (ASTM D648) | 500 ° F (260 ° C) @ 264 psi |
| Koeficient lineární tepelné roztažení | 4,0 × 10⁻⁵ in/in/° f |
| Maximální kontinuální teplota služby | 428 ° F (220 ° C) |
| Objemový odpor (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ Ω · cm |
| Dielektrická síla (ASTM D149) | 450 V/MIL (18 kV/mm) |
| Absorpce vody (ASTM D570, 24h) | 0,02% |
Díky těmto vlastnostem je PPS vynikající volbou pro aplikace vyžadující vysoký výkon, trvanlivost a spolehlivost v náročném prostředí.
Výrobní proces plastu PPS
Reakce sulfidu sodného a dichlorbenzenu v polárním rozpouštědle za vzniku polyfenylenového sulfidu (PPS)
Včasné inovace ve výrobě PPS
Příběh PPS začal v roce 1967 Edmonds a Hill v Philips Petroleum. Vyvinuli první komerční proces pod značkou Ryton.
Klíčové vlastnosti původního procesu:
Produkoval pps s nízkou molekulovou hmotností
Ideální pro aplikaci potahování
Požadované vytvrzování pro lisování
Moderní výrobní techniky
Dnešní produkce PPS se výrazně vyvinula. Cílem moderních procesů na:
Eliminujte fázi vytvrzování
Vyvíjejte produkty se zlepšenou mechanickou pevností
Zvýšit účinnost a snížit dopad na životní prostředí
Chemická reakce a syntéza
Produkce PPS zahrnuje chytrý kousek chemie. Zde je základní recept:
Smíchejte sulfid sodný a dichlorbenzen
Přidejte polární rozpouštědlo (např. N-methylpyrrolidon)
Zahřejte asi 250 ° C (480 ° F)
Sledujte, jak se kouzlo stalo!
Proces vytvrzování a jeho účinky
Vyléčení je zásadní pro pps formování. Stává se to kolem bodu tání s pomlčkou vzduchu.
Účinky vytvrzování:
Role polárních rozpouštědel ve výrobě PPS
Polární rozpouštědla jsou neozbrojenými hrdiny produkce PPS. Oni:
Usnadněte reakci mezi sulfidem sodným a dichlorbenzenem
Pomozte ovládat molekulovou hmotnost polymeru
Ovlivňují konečné vlastnosti PPS
Použitá běžná polární rozpouštědla:
N-methylpyrrolidon (NMP)
Difenylsulfon
Sulfolan
Každé rozpouštědlo přináší stranu PPS svou vlastní chuť a ovlivňuje charakteristiky konečného produktu.
Aplikace plastu polyfenylenového sulfidu (PPS) napříč průmyslovými odvětvími
PPS Plastic najde použití v různých průmyslových odvětvích kvůli své jedinečné kombinaci vlastností.
Automobilový průmysl a letecký průmysl
V automobilovém a leteckém odvětví se PPS používá pro komponenty vyžadující trvanlivost, tepelnou odolnost a chemickou stabilitu.
Komponenty motoru: PPS se používá v konektorech, pouzdrech a tahových podložkách, kde je zásadní jeho vysokoteplotní odpor a mechanická pevnost.
Díly palivového systému: Komponenty PPS se používají v palivových systémech kvůli jejich chemické odolnosti a schopnosti odolat vysokých teplotách.
Interiéry letadel: PPS se nachází ve složkách a vnitřních konzolech letadel, kde je výhodná jeho lehká a odolná povaha.
Elektronika a elektrické komponenty
Elektrické izolační vlastnosti PPS je ideální pro elektronické a elektrické aplikace.
Konektory a izolátory: PPS se používá v konektorech a izolátorech díky své vysoké dielektrické pevnosti a tepelné stabilitě.
Circuit Boards: PPS najde použití v deskách obvodů, podporuje miniaturizaci a vysoký výkon.
Aplikace mikroelektroniky: PPS je vhodné pro aplikace mikroelektroniky a nabízí vynikající rozměrovou stabilitu a izolační vlastnosti.
Průmysl chemického zpracování
Chemická odolnost PPS je vhodná pro komponenty vystavené korozivním chemikáliím.
Ventily a čerpadla: PPS se používá ve ventilech, čerpadlech a armaturách v aplikacích chemických zpracování, protože vydrží agresivní chemikálie při zvýšených teplotách.
Filtrační pouzdra: PPS se používá ve filtračních pouzdrech, což zajišťuje trvanlivost a chemickou odolnost ve filtračních systémech.
Těsnění a těsnění: PPS je ideální pro těsnění a těsnění v chemickém prostředí a poskytuje dlouhodobý výkon a odolnost vůči degradaci.
Průmyslové vybavení
PPS se používá v průmyslovém vybavení pro jeho odolnost proti opotřebení a mechanickou pevnost.
Ozubená kola a ložiska: PPS se používá v ozubených kol, ložiscích a dalších komponentách odolných vůči opotřebení, které vyžadují vysokou mechanickou pevnost a rozměrovou stabilitu.
Komponenty kompresoru: PPS se používá při kompresorových lopatkách, protože nabízí vysokou pevnost a trvanlivost při náročných průmyslových aplikacích.
Aplikace odolné vůči opotřebení: Komponenty PPS se používají v opotřebovacích pásech a pouzdrách, které poskytují nízké tření a vysokou odolnost proti opotřebení v průmyslových strojích.
Polovodičový průmysl
PPS najde aplikaci v polovodičovém průmyslu kvůli jeho vlastnostem čistoty a izolace.
Komponenty polovodičových strojů: PPS se používá ve konektorech, kontaktních kolejích, tepelných štítch a kontaktních tlakových discích v polovodičových výrobních zařízeních.
Speciální známky pro polovodičové aplikace: Speciální známky PPS, jako jsou Tecatron SE a SX, jsou navrženy pro polovodičové aplikace, nabízejí vysokou čistotu a vylepšené vlastnosti.
Strojírenství
PPS se používá v různých aplikacích strojního inženýrství.
Části kompresoru a čerpadla: PPS se používá v komponentách kompresoru a čerpadla kvůli jeho chemické odolnosti a mechanické pevnosti.
Řetězové průvodce a základní destičky: PPS nachází použití v řetězových průvodcích a základních destičkách, což poskytuje odpor opotřebení a rozměrovou stabilitu.
Jiná průmyslová odvětví
PPS plast se používá v několika dalších průmyslových odvětvích:
Textilní stroje: Komponenty PPS se používají při barvení, tisku a zpracování, které nabízejí trvanlivost a chemickou odolnost.
Zdravotnictví: PPS se používá v dílech chirurgických nástrojů kvůli jeho chemické odolnosti a schopnosti odolat sterilizačním procesům.
Olejové a plynové vybavení: PPS se používá v kolísách, těsnění a konektorech, kde je nezbytná jeho chemická odolnost a vysokoteplotní stabilita.
Následující tabulka shrnuje klíčové aplikace plastů PPS v různých průmyslových odvětvích:
| průmyslové | aplikace |
| Automobilový průmysl a letecký průmysl | Komponenty motoru, díly palivového systému, interiéry letadla |
| Elektronika | Konektory, izolátory, desky obvodů, mikroelektronika |
| Chemické zpracování | Ventily, čerpadla, filtrační pouzdra, těsnění, těsnění |
| Průmyslové vybavení | Ozubená kola, ložiska, komponenty kompresoru, části odolné vůči opotřebení |
| Polovodič | Komponenty strojů, speciální známky pro výrobu polovodičů |
| Strojírenství | Části kompresoru a čerpadla, řetězové průvodce, základní desky |
| Textilní | Barvení a tiskové zařízení, zpracování strojů |
| Lékařský | Části chirurgického nástroje |
| Ropa a plyn | Doplňková zařízení, těsnění, konektory |
Optimalizace vlastností materiálu polyfenylenového sulfidu (PPS)
K zvýšení vlastností PPS plastu lze použít různé přísady a výztuž.
Přísady a posílení
Výztuž ze skleněných vláken
Skleněná vlákna zvyšují pevnost v tahu, modul ohybu a rozměrovou stabilitu PPS.
Díky tomu jsou PPS vhodné pro aplikace vyžadující vysokou mechanickou pevnost.
Standardní sloučeniny jako PPS-GF40 a PPS-GF MD 65 mají významný podíl na trhu.
Výztuž z uhlíkových vláken
PTFE Aditivy
Nanočástice a nanokompozity
Nanokompozity založené na PPS mohou být připraveny pomocí uhlíkových nanofillerů (např. Expandovaný grafit, uhlíkové nanotrubice) nebo anorganických nanočástic.
Nanofillery se přidávají do PPS především pro zlepšení jeho mechanických vlastností.
Většina nanokompozitů PPS byla připravena promícháním taveniny v důsledku nerozpustnosti PPS v běžných organických rozpouštědlech.
Následující tabulka porovnává vlastnosti neobsazeného, skleněného a skleněného minerálního pps:
| vlastnost (jednotka) | Vyplněné | sklo vyztužené (40%) | Glass-Mineral plnil* |
| Hustota (kg/l) | 1.35 | 1.66 | 1,90 - 2,05 |
| Pevnost v tahu (MPA) | 65-85 | 190 | 110-130 |
| Prodloužení při přestávce (%) | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| Ohybový modul (MPA) | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| Síla ohybu (MPA) | 100-130 | 290 | 180-220 |
| Izod vrubová nárazová síla (KJ/M⊃2;) | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1,8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*V závislosti na poměru skleněného/minerálního plniva
Specifické přísady pro vylepšení majetku
Specifické přísady lze použít k cílení a zlepšení konkrétních vlastností PPS:
Silikáty alkalického kovu pro kontrolu viskozity
Chlorid vápenatý pro zvýšení molekulové hmotnosti
Blokujte kopolymery pro zlepšení odolnosti proti nárazu
Estery kyseliny sulfonové pro zvýšení rychlosti krystalizace
Následující tabulka shrnuje přísady použité pro specifická vylepšení vlastnosti:
| požadavek na vlastnictví | Vhodné přísady |
| Nízký tok taveniny, vysoká viskozita | Alkalické kovové křemičity, alkalické kovové síry, aminokyseliny, oligomery silyletheru |
| Zvýšená molekulová hmotnost | Chlorid vápenatý přidán během polymerace |
| Zlepšená odolnost proti nárazu | Zahrnutí blokových kopolymerů do počáteční reakce |
| Zvýšená rychlost krystalizace | Estery kyseliny sulfonové spolu s nukleačním činidlem |
| Zvýšená stabilita tepla, nízká teplota krystalizace | Alkalický kov nebo alkalický pozemský kovový kovový dithion |
Techniky zpracování pro plast PPS
PPS pryskyřice mohou být zpracovány pomocí různých technik, včetně injekčního lišty, vytlačování, lišty a obrábění.
Injekční lisování
Injekční formování je běžnou metodou zpracování PPS, která nabízí vysokou produktivitu a přesnost.
Vytlačování
PPS mohou být extrudovány do různých tvarů, jako jsou vlákna, filmy, pruty a desky.
FLOW FOLMING
PPS lze zpracovat pomocí technik formování foukání.
Teplotní rozsahy a úvahy
Doporučený rozsah teploty zpracování pro foukání pps je 300-350 ° C.
Pro vyplněné známky PPS mohou být vyžadovány vyšší teploty, aby se zabránilo opotřebení zařízení.
Obráběcí PPS
PPS je vysoce machinatelná, což umožňuje přesné a složité výroby součástí.
Důležitost předsunutí při zpracování
Pro dosažení optimálních výsledků zpracování je zásadní předsující PPS.
Následující tabulka shrnuje techniky zpracování a jejich klíčové úvahy:
| zpracování techniky | Klíčové úvahy o |
| Injekční lisování | Předsunutí, nastavení teploty a tlaku, těsnost plísní |
| Vytlačování | Podmínky sušení, kontrola teploty, vláknina a filmová produkce |
| FLOW FOLMING | Teplotní rozsahy, úvahy o vyplněných stupních |
| Obrábění | Výběr chladicí kapaliny, proces žíhání, dosažení přesnosti |
Pochopením a optimalizací těchto technik zpracování mohou výrobci produkovat vysoce kvalitní díly a komponenty PPS pro různé aplikace.
Úvahy o návrhu pro aplikace PPS
Při navrhování plastu PPS je třeba vzít v úvahu několik faktorů, aby se zajistila optimální výkon a efektivita nákladové efektivity.
Výběr PPS pro konkrétní aplikace
Výběr PPS pro konkrétní aplikaci vyžaduje pečlivé vyhodnocení jejích jedinečných vlastností.
Chemická odolnost
Odolnost PPS vůči agresivním chemikáliím je vhodná pro aplikace v chemickém zpracování a průmyslovém vybavení.
Odolává expozici silným kyselinám, základen, organickým rozpouštědlem, oxidačními látkami a uhlovodíkům.
Stabilita vysoké teploty
Rozměrová stabilita
Obrábění a dokončovací úvahy
PPS lze obrátit na uzavření tolerancí, takže je vhodné pro složité a přesné díly.
Obrábění může způsobit praskání povrchu a vnitřní napětí v PPS.
Tyto problémy mohou být zmírněny žíháním a použitím vhodných chladicích prostředků.
Pro dosažení vysoce kvalitní povrchové povrchové úpravy se doporučují nearomatické chladicí kapaliny rozpustné ve vodě.
Rozměrová stabilita přes teploty
PPS udržuje vynikající rozměrovou stabilitu během různých teplot.
Úvahy o nákladech ve srovnání s alternativními materiály
Zatímco PPS nabízí vynikající výkon, je dražší než mnoho standardních inženýrských plastů.
Návrháři by měli vyhodnotit poměr nákladů a přínosů používání PPS.
Alternativní materiály, jako je PEEK, lze považovat za méně náročné aplikace.
Unikátní kombinace vlastností PPS však často ospravedlňuje její vyšší náklady v konkrétních aplikacích.
Úvahy o životním prostředí a bezpečnosti
PPS je obecně považováno za bezpečné a netoxické, ale je třeba dodržovat správné zacházení a bezpečnostní protokoly.
PPS mohou představovat rizika pro lidské zdraví a životní prostředí, pokud nebudou zacházeny správně nebo nepoužívají nevhodně.
Pro minimalizaci rizik je třeba dodržovat správné bezpečnostní protokoly a pokyny.
PPS má špatný UV odpor, což je nevhodné pro venkovní aplikace bez ochranných povlaků.
Následující tabulka shrnuje klíčové úvahy o návrhu aplikací PPS:
| návrhu zvážení | Klíčové body |
| Výběr PPS pro konkrétní aplikace | Chemická odolnost, vysoká teplota stabilita, rozměrová stabilita |
| Obrábění a dokončení | Žíhání, vhodné chladicí prostředky, praskání povrchu a zmírnění vnitřního napětí |
| Rozměrová stabilita přes teploty | Minimální rozměrové změny, spolehlivý výkon v různých podmínkách |
| Úvahy o nákladech | Vyšší náklady než standardní plasty, hodnocení nákladů a přínosů, alternativní materiály |
| Environmentální a bezpečnost | Obecně bezpečné, správné protokoly pro manipulaci a bezpečnosti, špatný UV odpor |
Závěr
PPS Plast nabízí výjimečnou všestrannost a vysoký výkon, což je ideální pro náročné aplikace. Jeho chemická odolnost, tepelná stabilita a mechanická pevnost zajišťují spolehlivost napříč odvětvími.
Pochopení úprav PPS, metod zpracování a návrhových pokynů je zásadní pro maximalizaci jeho potenciálu. Při správném aplikaci vytváří PPS odolné produkty v automobilovém průmyslu, leteckém průmyslu, elektronice a dalších.
Tipy: Možná máte zájem o všechny plasty
