PPS ili polifenilen sulfid prvi je put razvijen 1960-ih kao polimer visokih performansi. Premošćuje jaz između standardne plastike i naprednih materijala, nudeći jedinstvena svojstva koja ga čine ključnim u raznim industrijama.
U ovom ćemo postu istražiti jedinstvena svojstva PPS -a, raznolike aplikacije, kako obrada i zašto postaje neophodna u raznim industrijama.
Kemijska struktura PPS -a
Polifenilen sulfid (PPS) nudi visoku temperaturu otpornost, krutost i neprozirni izgled kao polukristalna termoplastika.
Molekularna struktura
Okosnica PPS sastoji se od jedinica para-fenilena koje se izmjenjuju sa sulfidnim vezama. To PPS -u daje svoja karakteristična svojstva.
Sumporni atomi tvore pojedinačne kovalentne veze između benzenskih prstenova. Oni se povezuju u paraj (1,4) konfiguraciji, stvarajući linearni lanac.
Kristalna struktura
PPS tvori polukristalne strukture, pridonoseći njegovoj toplinskoj stabilnosti i kemijskoj otpornosti.
Ortorhombijska jedinica
Jedinstvena ćelija PPS je ortorombična, sa sljedećim dimenzijama:
a = 0,867 nm
b = 0,561 nm
c = 1,026 nm
Izračunana toplina fuzije za idealni kristal PPS je 112 j/g. Ova struktura daje PPS -u visoku točku topljenja od 280 ° C.
Stupanj kristalnosti
Stupanj kristalnosti u PPS kreće se od 30% do 45%. Ovisi o:
Veća kristalnost povećava se:
Jačina
Ukočenost
Kemijska otpornost
Toplin
Donja kristalnost poboljšava se:
Možete pripremiti amorfne i umrežene PPS prema:
Zagrijavanje iznad temperature taljenja
Hlađenje do 30 ° C ispod tališta
Držeći satima u zraku
Ova struktura daje PPS izvrsna svojstva poput visoke temperature i kemijske inercije.
Vrste PPS plastike
PPS smola dolazi u različitim oblicima, a svaka ima jedinstvena svojstva prilagođena određenim aplikacijama.
Linearni PPS
Ima gotovo dvostruko molekulsku težinu redovitih PPS -a
Rezultira većom upornošću, izduživanjem i snagom udara
Izliječeni PPS
Proizvedeno zagrijavanjem redovitih PPS -a u prisutnosti zraka (O2)
Očvršćivanje proširuje molekularne lance i stvara neke grane
Povećava molekulsku masu i pruža karakteristike slične termosetima
Razgranati PPS
Ima veću molekulsku masu od običnih PPS -a
Sadrži produžene polimerne lance koji se razgrađuju s kralježnice
Poboljšava mehanička svojstva, upornost i duktilnost
Tablica u nastavku uspoređuje molekulsku težinu različitih vrsta PPS -a:
| PPS tipa | usporedba molekularne težine |
| Redovni PPS | Osnovni |
| Linearni PPS | Gotovo dvostruko redovni PPS |
| Izliječeni PPS | Povećan od redovitih PP -ova zbog produženja i razgranavanja lanca |
| Razgranati PPS | Viši od običnih PPS -a |
Molekularna masa PPS -a igra ključnu ulogu u određivanju njegovih svojstava. Veća molekularna masa općenito dovodi do:
Međutim, to također može rezultirati povećanom viskoznošću, što obradu čini izazovnijom.
Svojstva PPS -a (polifenilen sulfid) plastika
PPS plastika pokazuje jedinstvenu kombinaciju svojstava koja ga čine prikladnim za razne primjene.
Mehanička svojstva
PPS se može pohvaliti izvanrednim mehaničkim svojstvima, što ga čini idealnim za zahtjevnu primjenu.
Vlačna čvrstoća: S vlačnom čvrstoćom od 12.500 psi (86 MPa), PPS može izdržati značajna opterećenja bez probijanja.
Otpor udara: Unatoč krutosti, PPS ima snagu utjecaja IZOD od 0,5 ft-lbs/in (27 j/m), omogućujući mu da apsorbira iznenadne udarce.
Fleksibilni modul elastičnosti: pri 600 000 psi (4,1 GPA), PPS učinkovito odolijeva savijanjem sila, održavajući njegov oblik i strukturni integritet.
Dimenzionalna stabilnost: PPS održava svoje dimenzije čak i u uvjetima visoke temperature i vlage, što ga čini prikladnim za precizne dijelove s tijesnim tolerancijama.
Toplinska svojstva
PPS se ističe u toplinskoj stabilnosti i otpornosti, presudno za primjene visokih temperatura.
Temperatura otklona topline: PPS može izdržati temperature do 260 ° C (500 ° F) na 1,8 MPa (264 psi) i 110 ° C (230 ° F) na 8,0 MPa (1,160 psi).
Koeficijent linearne toplinske ekspanzije: PPS pokazuje minimalne dimenzijske promjene s temperaturnim varijacijama na 4,0 × 10 × in/in/° F (7,2 × 10 ° m/m/° C).
Maksimalna kontinuirana servisna temperatura: PPS se može kontinuirano koristiti u zraku na temperaturama do 220 ° C (428 ° F).
Kemijska otpornost
PPS je poznat po izuzetnom kemijskom otporu, što ga čini pogodnim za teška okruženja.
Otpor na vlagu: PPS ostaje ne utječe na vlagu, osiguravajući izdržljivost i pouzdanost u vlažnim uvjetima.
Otpornost na razne kemikalije: PPS podnosi izloženost agresivnim kemikalijama, uključujući jake kiseline, baze, organska otapala, oksidirajuća sredstva i ugljikovodike.
Električna svojstva
PPS -ova svojstva električne izolacije čine ga prikladnim za elektroničku primjenu.
Otpornost visokog volumena: PPS održava visoku izolacijsku otpornost, čak i u okruženjima visoke humidnosti, s volumenom otpornošću od 10 ° 1; ⁶ ω · cm.
Dielektrična čvrstoća: s dielektričnom čvrstoćom od 450 v/mil (18 kV/mm), PPS osigurava izvrsnu izolaciju.
Dodatna svojstva
PPS nudi nekoliko drugih poželjnih svojstava:
Otpor plamena: Većina PPS spojeva prolazi u UL94V-0 standard bez dodatnih usporivača plamena.
Visoki modul kada je ojačan: Ojačane PPS ocjene pokazuju visoki modul, povećavajući mehaničku čvrstoću.
Niska apsorpcija vode: Uz apsorpciju vode od samo 0,02% nakon 24 sata uranjanja, PPS je idealan za primjene koje zahtijevaju minimalno unos vlage.
Sljedeća tablica sažima ključna svojstva PPS plastike:
| svojstva | vrijednost |
| Vlačna čvrstoća (ASTM D638) | 12.500 psi (86 MPa) |
| IZOD udarna snaga (ASTM D256) | 0,5 ft-lbs/in (27 j/m) |
| Fleksibilni modul (ASTM D790) | 600 000 psi (4,1 GPA) |
| Temperatura topline (ASTM D648) | 500 ° F (260 ° C) @ 264 psi |
| Koeficijent linearne toplinske ekspanzije | 4,0 × 10⁻⁵ in/in/° F |
| Maksimalna temperatura kontinuirane usluge | 428 ° F (220 ° C) |
| Volumen otpornost (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ ω · cm |
| Dielektrična čvrstoća (ASTM D149) | 450 v/mil (18 kV/mm) |
| Apsorpcija vode (ASTM D570, 24h) | 0,02% |
Ova svojstva čine PPS odličnim izborom za aplikacije koje zahtijevaju visoke performanse, izdržljivost i pouzdanost u izazovnim okruženjima.
Proces proizvodnje PPS plastike
Reakcija natrijevog sulfida i diklorobenzena u polarnom otapalu za proizvodnju polifenilen sulfida (PPS)
Rane inovacije u PPS proizvodnji
Priča o PPS -u započela je 1967. godine Edmonds i Hill u Philips Petroleum. Razvili su prvi komercijalni postupak pod robnom markom Ryton.
Ključne značajke izvornog postupka:
Proizvela pps niske molekulske mase
Idealno za prevlačenje aplikacija
Potrebno očvršćivanje za ocjene oblikovanja
Moderne proizvodne tehnike
Današnja PPS proizvodnja značajno se razvila. Moderni procesi imaju za cilj:
Eliminirati fazu stvrdnjavanja
Razviti proizvode s poboljšanom mehaničkom čvrstoćom
Povećati učinkovitost i smanjiti utjecaj na okoliš
Kemijska reakcija i sinteza
PPS proizvodnja uključuje pametan dio kemije. Evo osnovnog recepta:
Pomiješajte natrijev sulfid i diklorobenzen
Dodajte polarno otapalo (npr. N-metilpirolidon)
Toplina na oko 250 ° C (480 ° F)
Gledajte kako se magija događa!
Postupak stvrdnjavanja i njegovi učinci
Očvršćivanje je ključno za pps oblikovanja. To se događa oko tališta s crticom zraka.
Učinci stvrdnjavanja:
Uloga polarnih otapala u proizvodnji PPS -a
Polarna otapala su neupućeni heroji PPS proizvodnje. Oni:
Olakšati reakciju između natrijevog sulfida i diklorobenzena
Pomozite u kontroli molekularne mase polimera
Utjecati na konačna svojstva PPS -a
Upotrijebljena zajednička polarna otapala:
N-metilpirolidon (NMP)
Difenil sulfon
Sumporavni
Svako otapalo donosi vlastiti okus stranci PPS -a, što utječe na karakteristike konačnog proizvoda.
Primjene plastike polifenilen sulfida (PPS) u industriji
PPS plastika pronalazi upotrebu u raznim industrijama zbog svoje jedinstvene kombinacije svojstava.
Automobilski i zrakoplovstvo
U automobilskim i zrakoplovnim sektorima, PPS se koristi za komponente koje zahtijevaju izdržljivost, otpornost na toplinu i kemijsku stabilnost.
Komponente motora: PPS se koristi u priključcima, kućištima i potisnim perilicama, gdje su njegovi otpornost na visoku temperaturu i mehanička čvrstoća presudni.
Dijelovi sustava goriva: PPS komponente koriste se u sustavima goriva zbog kemijske otpornosti i sposobnosti da izdrže visoke temperature.
Interijeri zrakoplova: PPS se nalazi u zrakoplovnim kanalima i unutarnjim nosačima, gdje je njegova lagana i izdržljiva priroda povoljna.
Elektronika i električne komponente
PPS -ova svojstva električne izolacije čine je idealnim za elektroničku i električnu primjenu.
Konektori i izolatori: PPS se koristi u konektorima i izolatorima zbog velike dielektrične čvrstoće i toplinske stabilnosti.
Okružne ploče: PPS pronalazi upotrebu u krugovima, podržavajući minijaturizaciju i visoke performanse.
Primjene mikroelektronike: PPS je pogodan za aplikacije za mikroelektroniku, nudeći odličnu dimenzionalnu stabilnost i svojstva izolacije.
Industrija kemijske prerade
Kemijski otpor PPS -a čini ga pogodnim za komponente izložene korozivnim kemikalijama.
Ventili i crpke: PPS se koristi u ventilima, pumpama i okovima u primjeni kemijske obrade jer podnosi agresivne kemikalije na povišenim temperaturama.
Kućišta filtra: PPS se koristi u kućištu filtra, osiguravajući izdržljivost i kemijsku otpornost u filtracijskim sustavima.
Brtve i brtve: PPS je idealan za brtve i brtve u kemijskim okruženjima, pružajući dugotrajne performanse i otpornost na degradaciju.
Industrijska oprema
PPS se koristi u industrijskoj opremi zbog otpornosti na habanje i mehaničke čvrstoće.
Zupčanici i ležajevi: PPS se koristi u zupčanicima, ležajevima i drugim komponentama otpornim na habanje koje zahtijevaju visoku mehaničku čvrstoću i dimenzionalnu stabilnost.
Kompresorske komponente: PPS se koristi u lopaticama kompresora jer nudi visoku čvrstoću i izdržljivost u zahtjevnim industrijskim primjenama.
Primjene otporne na habanje: PPS komponente se koriste u trakama i nosačima, pružajući nisko otpornost na trenje i visoku otpornost na habanje u industrijskim strojevima.
Poluvodička industrija
PPS pronalazi primjenu u industriji poluvodiča zbog svojih svojstava čistoće i izolacije.
Komponente poluvodičkih strojeva: PPS se koristi u priključcima, kontaktnim šinama, toplinskim štitnicima i diskovima kontaktnih tlaka u opremi za proizvodnju poluvodiča.
Posebne ocjene za poluvodičke aplikacije: Specijalne PPS ocjene poput Tecatron SE i SX dizajnirane su za poluvodičke aplikacije, nudeći visoku čistoću i poboljšana svojstva.
Strojarstvo
PPS se koristi u različitim aplikacijama strojarstva.
Dijelovi kompresora i crpki: PPS se koristi u kompresorima i komponentama crpke zbog kemijske otpornosti i mehaničke čvrstoće.
Lančane vodiče i osnovne ploče: PPS pronalazi uporabu u lančanim vodičima i osnovnim pločama, pružajući otpornost na habanje i dimenzionalnu stabilnost.
Ostale industrije
PPS plastika koristi se u nekoliko drugih industrija:
Tekstilni strojevi: PPS komponente koriste se u opremi za bojenje, ispis i obradu, nudeći izdržljivost i kemijsku otpornost.
Medicinski uređaji: PPS se koristi u kirurškim dijelovima instrumenata zbog kemijske otpornosti i sposobnosti da izdrže procese sterilizacije.
Oprema za naftu i plin: PPS se koristi u opremi, brtvama i priključcima, gdje su njegova kemijska otpornost i stabilnost visoke temperature.
Sljedeća tablica sažima ključne primjene PPS plastike u različitim industrijama:
| industrijske | aplikacije |
| Automobilski i zrakoplovstvo | Komponente motora, dijelovi sustava goriva, interijer zrakoplova |
| Elektronika | Konektori, izolatori, ploče s krugovima, mikroelektronika |
| Kemijska obrada | Ventili, pumpe, kućišta filtra, brtve, brtve |
| Industrijska oprema | Zupčanici, ležajevi, kompresori kompresora, dijelovi otporni na habanje |
| Poluvoditelj | Komponente strojeva, posebne ocjene za proizvodnju poluvodiča |
| Strojarstvo | Dijelovi kompresora i pumpe, lančane vodiče, osnovne ploče |
| Tekstil | Oprema za bojenje i ispis, strojevi za obradu |
| Medicinski | Kirurški dijelovi instrumenata |
| Nafta i plin | Oprema za bušenje, brtve, priključci |
Polifenilen sulfid (PPS) Optimizacija svojstava materijala
Različiti aditivi i pojačanja mogu se koristiti za poboljšanje svojstava PPS plastike.
Aditivi i pojačanja
Ojačanje staklenih vlakana
Staklena vlakna povećavaju vlačnu čvrstoću, modul savijanja i dimenzionalnu stabilnost PPS -a.
Oni čine PPS prikladnim za primjene koje zahtijevaju visoku mehaničku čvrstoću.
Standardni spojevi poput PPS-GF40 i PPS-GF MD 65 imaju značajan tržišni udio.
Pojačanje ugljičnih vlakana
PTFE aditivi
Nanočestice i nanokompoziti
Nanokompoziti na bazi PPS-a mogu se pripremiti pomoću ugljikovih nanofillara (npr. Prošireni grafit, ugljične nanocjevčice) ili anorganskih nanočestica.
Nanofileri se dodaju PPS prvenstveno kako bi se poboljšala njegova mehanička svojstva.
Većina nanokompoziti PPS pripremljena je miješanjem taline zbog netopljivosti PPS-a u uobičajenim organskim otapalima.
Sljedeća tablica uspoređuje svojstva neispunjenih, ojačanih staklom i staklenim mineralnim PPS-om:
| Svojstvo (jedinica) | Nepunjeno | staklo ojačan (40%) | mineralno staklo* |
| Gustoća (kg/l) | 1.35 | 1.66 | 1.90 - 2.05 |
| Snaga zatezanja (MPA) | 65-85 | 190 | 110-130 |
| Izduženje pri prekidu (%) | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| Modul savijanja (MPA) | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| Snaga savijanja (MPA) | 100-130 | 290 | 180-220 |
| Izod je udarna snaga (KJ/M⊃2;) | - | 11 | 5-6 |
| Hdt/a @ 1,8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*Ovisno o omjeru punila stakla/minerala
Specifični aditivi za poboljšanje imovine
Specifični aditivi mogu se koristiti za ciljanje i poboljšanje određenih svojstava PPS -a:
Alkalni metalni silikati za kontrolu viskoznosti
Kalcijev klorid za povećanje molekularne mase
Blokirati kopolimeri za poboljšanje otpornosti na udarce
Esteri sulfonske kiseline za povećanje brzine kristalizacije
Sljedeća tablica sažima aditive koji se koriste za određena poboljšanja imovine:
| Zahtjev za svojstvo | odgovarajući aditivi |
| Nizak protok taline, visoka viskoznost | Alkalni metalni silikati, alkalni metalni sulfiti, aminokiseline, oligomeri silil etera |
| Povećana molekularna masa | Kalcijev klorid dodan tijekom polimerizacije |
| Poboljšana otpornost na udarce | Uključivanje blok kopolimera u početnu reakciju |
| Povećana brzina kristalizacije | Esteri sulfonske kiseline zajedno s agensom za nukleing |
| Povećana toplinska stabilnost, niska temperatura kristalizacije | Alkalni metal ili alkalni zemljani metal ditionate |
Tehnike obrade za PPS plastiku
PPS smole mogu se obraditi pomoću različitih tehnika, uključujući oblikovanje ubrizgavanja, ekstruziju, oblikovanje puhanja i obradu.
Ubrizgavanje
Ubrizgavanje je uobičajena metoda obrade za PPS, koja nudi visoku produktivnost i preciznost.
Istiskivanje
PPS se može ekstrudirati u različite oblike, poput vlakana, filmova, šipki i ploča.
Puhanje
PPS se može obraditi pomoću tehnika oblikovanja puhanja.
Stvori PPS
PPS je izrazito strogo, što omogućava preciznu i složenu izradu dijela.
Važnost prethodnog sušenja u obradi
Prethodno sušenje PPS-a ključno je za postizanje optimalnih rezultata obrade.
Sljedeća tablica sažima tehnike obrade i njihova ključna razmatranja:
| Tehnika obrade | Ključna razmatranja |
| Ubrizgavanje | Prethodno sušenje, postavke temperature i tlaka, stezanje plijesni |
| Istiskivanje | Uvjeti sušenja, kontrola temperature, produkcija vlakana i filma |
| Puhanje | Raspon temperature, razmatranja za ispunjene ocjene |
| Obrada | Odabir rashladne tekućine, postupak žarenja, postizanje preciznosti |
Razumijevanjem i optimiziranjem ovih tehnika obrade, proizvođači mogu proizvesti visokokvalitetne PPS dijelove i komponente za različite primjene.
Razmatranja dizajna za PPS aplikacije
Prilikom dizajniranja s PPS plastikom mora se uzeti u obzir nekoliko čimbenika kako bi se osiguralo optimalne performanse i isplativost.
Odabir PPS -a za određene aplikacije
Odabir PPS -a za određenu primjenu zahtijeva pažljivu procjenu njegovih jedinstvenih svojstava.
Obrade i završne razmatranja
PPS se može obraditi kako bi zatvorio tolerancije, što ga čini prikladnim za složene, precizne dijelove.
Obrada može uzrokovati pucanje površine i unutarnje naprezanja u PPS -u.
Ova pitanja mogu se ublažiti žarenjem i uporabom odgovarajućih rashladnih sredstava.
Nearomatska, vodena hladnjaka topiva u vodi, kao što su magle pod tlakom i sprej, preporučuju se za postizanje visokokvalitetnih površinskih završnica.
Dimenzionalna stabilnost preko temperatura
PPS održava izvrsnu dimenzionalnu stabilnost na različitim temperaturama.
Razmatranja troškova u usporedbi s alternativnim materijalima
Iako PPS nudi odlične performanse, skuplji je od mnogih standardnih inženjerskih plastika.
Dizajneri bi trebali procijeniti omjer troškova i koristi korištenja PPS-a.
Alternativni materijali, poput PEEK -a, mogu se uzeti u obzir za manje zahtjevne primjene.
Međutim, jedinstvena kombinacija svojstava PPS -a često opravdava njegove veće troškove u specifičnim primjenama.
Razmatranja okoliša i sigurnosti
PPS se uglavnom smatra sigurnim i netoksičnim, ali moraju se slijediti pravilno rukovanje i sigurnosni protokoli.
PPS može predstavljati rizik za zdravlje ljudi i okoliš ako se ne postupa pravilno ili se koristi neprimjereno.
Pravilne sigurnosne protokole i smjernice trebaju se slijediti kako bi se smanjili rizici.
PPS ima lošu otpornost na UV, što ga čini neprikladnim za vanjske primjene bez zaštitnih premaza.
Sljedeća tablica sažima ključna razmatranja dizajna za PPS aplikacije:
| razmatranja dizajna | Ključne točke |
| Odabir PPS -a za određene aplikacije | Kemijska otpornost, stabilnost visoke temperature, dimenzijska stabilnost |
| Obrada i dorada | Žarenje, odgovarajuća rashladna sredstva, pucanje površine i ublažavanje unutarnjeg stresa |
| Dimenzionalna stabilnost preko temperatura | Minimalne promjene dimenzija, pouzdane performanse u različitim uvjetima |
| Troškovi troškova | Veći troškovi od standardnih plastika, procjene troškova i koristi, alternativnih materijala |
| Okoliš i sigurnost | Općenito sigurno, pravilno upravljanje i sigurnosni protokoli, loš otpor UV -a |
Zaključak
PPS plastika nudi izuzetnu svestranost i visoke performanse, što ga čini idealnim za zahtjevnu primjenu. Njegova kemijska otpornost, toplinska stabilnost i mehanička čvrstoća osiguravaju pouzdanost u industrijama.
Razumijevanje PPS -ovih modifikacija, metoda obrade i smjernica za dizajn ključno je za maksimiziranje njegovog potencijala. Uz pravilnu primjenu, PPS stvara izdržljive proizvode u automobilskoj, zrakoplovnoj, elektronici i još mnogo toga.
Savjeti: Možda vas zanimaju sva plastika
