PPS atau polifenilen sulfida pertama kali dikembangkan pada 1960-an sebagai polimer berkinerja tinggi. Ini menjembatani kesenjangan antara plastik standar dan bahan canggih, menawarkan sifat unik yang menjadikannya penting di berbagai industri.
Dalam posting ini, kami akan menjelajahi properti unik PPS, beragam aplikasi, bagaimana pemrosesan, dan mengapa itu menjadi sangat diperlukan di berbagai industri.
Struktur kimia PPS
Polyphenylene sulfide (PPS) menawarkan resistensi suhu tinggi, kekakuan, dan penampilan buram sebagai termoplastik semi-kristal.
Struktur molekul
Tulang punggung PPS terdiri dari unit para-phenylene bergantian dengan hubungan sulfida. Ini memberi PPS sifat karakteristiknya.
Atom belerang membentuk ikatan kovalen tunggal antara cincin benzena. Mereka terhubung dalam konfigurasi para (1,4), membuat rantai linier.
Struktur kristal
PPS membentuk struktur semi-kristal, berkontribusi terhadap stabilitas termal dan ketahanan kimianya.
Sel unit ortorombik
Sel unit PPS bersifat ortorombik, dengan dimensi berikut:
A = 0,867 nm
b = 0,561 nm
C = 1,026 nm
Panas fusi yang dihitung untuk kristal PPS yang ideal adalah 112 J/g. Struktur ini memberi PPS titik leleh tinggi 280 ° C.
Tingkat kristalinitas
Tingkat kristalinitas dalam PPS berkisar dari 30% hingga 45%. Itu tergantung pada:
Kristalinitas yang lebih tinggi meningkat:
Kekuatan
Kekakuan
Resistensi kimia
Ketahanan panas
Kristalinitas yang lebih rendah membaik:
Dampak resistensi
Pemanjangan
Anda dapat menyiapkan PPS amorf dan terkait silang dengan:
Pemanasan di atas suhu leleh
Pendinginan hingga 30 ° C di bawah titik leleh
Menahan berjam -jam di hadapan udara
Struktur ini memberikan PPS sifat-sifat yang sangat baik seperti resistensi suhu tinggi dan inertness kimia.
Jenis plastik PPS
Resin PPS hadir dalam berbagai bentuk, masing -masing dengan sifat unik yang disesuaikan untuk aplikasi tertentu.
Pps linier
Memiliki hampir dua kali lipat berat molekul PPS biasa
Menghasilkan keuletan, perpanjangan, dan kekuatan dampak yang lebih tinggi
PPS Cured
Diproduksi dengan memanaskan PPS biasa di hadapan udara (O2)
Curing memperluas rantai molekuler dan menciptakan beberapa cabang
Meningkatkan berat molekul dan memberikan karakteristik seperti termoset
PPS bercabang
Memiliki berat molekul yang lebih tinggi daripada PPS biasa
Fitur rantai polimer diperpanjang bercabang dari tulang punggung
Meningkatkan sifat mekanik, keuletan, dan keuletan
Tabel di bawah ini membandingkan berat molekul jenis PPS yang berbeda:
| Jenis PPS | Perbandingan Berat Molekul |
| PPS biasa | Baseline |
| Pps linier | PPS reguler hampir dua kali lipat |
| PPS Cured | Meningkat dari PPS reguler karena ekstensi rantai dan percabangan |
| PPS bercabang | Lebih tinggi dari PPS biasa |
Berat molekul PPS memainkan peran penting dalam menentukan sifat -sifatnya. Berat molekul yang lebih tinggi umumnya mengarah ke:
Peningkatan kekuatan mekanik
Resistensi dampak yang lebih baik
Peningkatan keuletan dan perpanjangan
Namun, ini juga dapat menghasilkan peningkatan viskositas, membuat pemrosesan lebih menantang.
Sifat plastik PPS (polifenilen sulfida)
PPS Plastik menunjukkan kombinasi unik dari properti yang membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi.
Sifat mekanik
PPS menawarkan sifat mekanik yang luar biasa, menjadikannya ideal untuk menuntut aplikasi.
Kekuatan tarik: Dengan kekuatan tarik 12.500 psi (86 MPa), PPS dapat menahan beban yang signifikan tanpa pecah.
Dampak resistensi: Terlepas dari kekakuannya, PPS memiliki kekuatan dampak IZOD 0,5 ft-lbs/in (27 J/M), memungkinkannya untuk menyerap guncangan mendadak.
Modulus elastisitas lentur: Pada 600.000 psi (4,1 GPa), PPS secara efektif menolak kekuatan lentur, mempertahankan bentuk dan integritas strukturalnya.
Stabilitas Dimensi: PPS mempertahankan dimensinya bahkan di bawah kondisi suhu dan kelembaban yang tinggi, membuatnya cocok untuk bagian presisi dengan toleransi yang ketat.
Sifat termal
PPS unggul dalam stabilitas dan resistensi termal, penting untuk aplikasi suhu tinggi.
Suhu defleksi panas: PPS dapat menahan suhu hingga 260 ° C (500 ° F) pada 1,8 MPa (264 psi) dan 110 ° C (230 ° F) pada 8,0 MPa (1.160 psi).
Koefisien ekspansi termal linier: PPS menunjukkan perubahan dimensi minimal dengan variasi suhu pada 4,0 × 10⁻⁵ in/in/° F (7,2 × 10⁻⁵ m/m/° C).
Suhu servis kontinu maksimum: PPS dapat digunakan terus menerus di udara pada suhu hingga 220 ° C (428 ° F).
Resistensi kimia
PPS dikenal karena ketahanan kimianya yang luar biasa, sehingga cocok untuk lingkungan yang keras.
Resistensi terhadap kelembaban: PPS tetap tidak terpengaruh oleh kelembaban, memastikan daya tahan dan keandalan dalam kondisi lembab.
Resistensi terhadap berbagai bahan kimia: PPS menahan paparan bahan kimia agresif, termasuk asam kuat, basa, pelarut organik, agen pengoksidasi, dan hidrokarbon.
Sifat listrik
Sifat isolasi listrik PPS membuatnya cocok untuk aplikasi elektronik.
Resistivitas volume tinggi: PPS mempertahankan resistensi isolasi tinggi bahkan di lingkungan kelembaban tinggi, dengan resistivitas volume 10⊃1; ⁶ Ω · cm.
Kekuatan dielektrik: Dengan kekuatan dielektrik 450 v/mil (18 kV/mm), PPS memastikan isolasi yang sangat baik.
Properti tambahan
PPS menawarkan beberapa properti yang diinginkan lainnya:
Resistensi api: Sebagian besar senyawa PPS melewati standar UL94V-0 tanpa penghambat api tambahan.
Modulus tinggi ketika diperkuat: Kelas PPS yang diperkuat menunjukkan modulus tinggi, meningkatkan kekuatan mekanik.
Penyerapan air rendah: Dengan penyerapan air hanya 0,02% setelah 24 jam perendaman, PPS sangat ideal untuk aplikasi yang membutuhkan penyerapan kelembaban minimal.
Tabel berikut merangkum sifat utama plastik PPS:
| Properti | Nilai |
| Kekuatan tarik (ASTM D638) | 12.500 psi (86 MPa) |
| Kekuatan Dampak Izod (ASTM D256) | 0,5 ft-lbs/in (27 J/m) |
| Modulus Lentur (ASTM D790) | 600.000 psi (4,1 IPK) |
| Suhu defleksi panas (ASTM D648) | 500 ° F (260 ° C) @ 264 psi |
| Koefisien ekspansi termal linier | 4.0 × 10⁻⁵ in/in/° f |
| Suhu layanan kontinu maksimum | 428 ° F (220 ° C) |
| Resistivitas volume (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ Ω · cm |
| Kekuatan dielektrik (ASTM D149) | 450 v/mil (18 kV/mm) |
| Penyerapan air (ASTM D570, 24 jam) | 0,02% |
Properti ini menjadikan PPS pilihan yang sangat baik untuk aplikasi yang menuntut kinerja tinggi, daya tahan, dan keandalan di lingkungan yang menantang.
Proses pembuatan plastik PPS
Reaksi natrium sulfida dan diklorobenzena dalam pelarut polar untuk menghasilkan polifenilen sulfida (PPS)
Inovasi awal dalam produksi PPS
Kisah PPS dimulai pada tahun 1967 dengan Edmonds dan Hill di Philips Petroleum. Mereka mengembangkan proses komersial pertama dengan nama merek Ryton.
Fitur Utama dari Proses Asli:
Menghasilkan PPS dengan berat molekul rendah
Ideal untuk aplikasi pelapisan
Diperlukan penyembuhan untuk nilai cetakan
Teknik manufaktur modern
Produksi PPS saat ini telah berkembang secara signifikan. Proses modern bertujuan untuk:
Reaksi dan sintesis kimia
Produksi PPS melibatkan sedikit chemistry yang cerdas. Inilah resep dasarnya:
Campur natrium sulfida dan diklorobenzene
Tambahkan pelarut polar (misalnya, N-methylpyrrolidone)
Panaskan sekitar 250 ° C (480 ° F)
Saksikan keajaiban terjadi!
Proses penyembuhan dan efeknya
Curing sangat penting untuk mencetak pps kelas. Itu terjadi di sekitar titik lebur dengan sedikit udara.
Efek dari Curing:
Peran pelarut kutub dalam produksi PPS
Pelarut kutub adalah pahlawan tanpa tanda jasa dari produksi PPS. Mereka:
Memfasilitasi reaksi antara natrium sulfida dan diklorobenzene
Membantu mengontrol berat molekul polimer
Mempengaruhi sifat akhir PPS
Pelarut kutub umum digunakan:
Setiap pelarut membawa rasanya sendiri ke pesta PPS, mempengaruhi karakteristik produk akhir.
Aplikasi plastik polifenilen sulfida (PPS) di seluruh industri
PPS Plastik menemukan digunakan di berbagai industri karena kombinasi properti yang unik.
Otomotif dan Aerospace
Di sektor otomotif dan kedirgantaraan, PPS digunakan untuk komponen yang membutuhkan daya tahan, ketahanan panas, dan stabilitas kimia.
Komponen mesin: PPS digunakan dalam konektor, rumah, dan mesin cuci dorong, di mana ketahanan suhu tinggi dan kekuatan mekaniknya sangat penting.
Bagian Sistem Bahan Bakar: Komponen PPS digunakan dalam sistem bahan bakar karena ketahanan kimianya dan kemampuannya untuk menahan suhu tinggi.
Interior Pesawat: PPS ditemukan di komponen saluran pesawat dan kurung interior, di mana sifatnya yang ringan dan tahan lama menguntungkan.
Elektronik dan komponen listrik
Sifat isolasi listrik PPS membuatnya ideal untuk aplikasi elektronik dan listrik.
Konektor dan Insulator: PPS digunakan dalam konektor dan isolator karena kekuatan dielektrik yang tinggi dan stabilitas termal.
Papan sirkuit: PPS menemukan penggunaan di papan sirkuit, pendukung miniaturisasi dan kinerja tinggi.
Aplikasi Mikroelektronika: PPS cocok untuk aplikasi mikroelektronika, menawarkan sifat stabilitas dimensi yang sangat baik dan sifat isolasi.
Industri Pemrosesan Kimia
Resistensi kimia PPS membuatnya cocok untuk komponen yang terpapar bahan kimia korosif.
Katup dan pompa: PPS digunakan dalam katup, pompa, dan perlengkapan dalam aplikasi pemrosesan kimia karena tahan terhadap bahan kimia agresif pada suhu tinggi.
Rumah Filter: PPS digunakan di rumah filter, memastikan daya tahan dan ketahanan kimia dalam sistem filtrasi.
Segel dan Gasket: PPS sangat ideal untuk segel dan gasket di lingkungan kimia, memberikan kinerja dan ketahanan yang tahan lama terhadap degradasi.
Peralatan Industri
PPS dipekerjakan dalam peralatan industri untuk ketahanan aus dan kekuatan mekaniknya.
Roda gigi dan bantalan: PPS digunakan dalam roda gigi, bantalan, dan komponen tahan aus lainnya yang membutuhkan kekuatan mekanik yang tinggi dan stabilitas dimensi.
Komponen Kompresor: PPS digunakan dalam baling -baling kompresor karena menawarkan kekuatan dan daya tahan tinggi dalam aplikasi industri yang menuntut.
Aplikasi tahan-keausan: Komponen PPS digunakan dalam pita dan bushing keausan, memberikan gesekan rendah dan ketahanan aus yang tinggi dalam mesin industri.
Industri semikonduktor
PPS menemukan aplikasi dalam industri semikonduktor karena kemurnian dan sifat isolasi.
Komponen mesin semikonduktor: PPS digunakan dalam konektor, rel kontak, perisai panas, dan cakram tekanan kontak dalam peralatan produksi semikonduktor.
Nilai Khusus untuk Aplikasi Semikonduktor: Nilai PPS khusus seperti Tecatron SE dan SX dirancang untuk aplikasi semikonduktor, menawarkan kemurnian tinggi dan sifat yang ditingkatkan.
Teknik Mesin
PPS digunakan dalam berbagai aplikasi rekayasa mesin.
Kompresor dan bagian pompa: PPS digunakan dalam komponen kompresor dan pompa karena ketahanan kimianya dan kekuatan mekanik.
Panduan rantai dan pelat dasar: PPS menemukan penggunaan dalam panduan rantai dan pelat dasar, memberikan ketahanan aus dan stabilitas dimensi.
Industri lain
PLASTIK PPS digunakan di beberapa industri lain:
Mesin Tekstil: Komponen PPS digunakan dalam peralatan pewarnaan, pencetakan, dan pemrosesan, menawarkan daya tahan dan ketahanan kimia.
Perangkat medis: PPS digunakan dalam bagian instrumen bedah karena ketahanan kimianya dan kemampuan untuk menahan proses sterilisasi.
Peralatan minyak dan gas: PPS digunakan dalam peralatan downhole, segel, dan konektor, di mana ketahanan kimianya dan stabilitas suhu tinggi sangat penting.
Tabel berikut merangkum aplikasi utama plastik PPS di berbagai industri:
| industri | aplikasi |
| Otomotif dan Aerospace | Komponen mesin, suku cadang sistem bahan bakar, interior pesawat terbang |
| Elektronik | Konektor, isolator, papan sirkuit, mikroelektronika |
| Pemrosesan Kimia | Katup, pompa, rumah filter, segel, gasket |
| Peralatan Industri | Roda gigi, bantalan, komponen kompresor, bagian tahan aus |
| Semikonduktor | Komponen mesin, nilai khusus untuk produksi semikonduktor |
| Teknik Mesin | Kompresor dan bagian pompa, panduan rantai, pelat dasar |
| Tekstil | Peralatan pewarnaan dan pencetakan, mesin pemrosesan |
| Medis | Bagian Instrumen Bedah |
| Minyak dan gas | Peralatan downhole, segel, konektor |
Optimasi sifat material polifenilen sulfida (PPS)
Berbagai aditif dan bala bantuan dapat digunakan untuk meningkatkan sifat plastik PPS.
Aditif dan bala bantuan
Tabel berikut membandingkan sifat-sifat PPS diisi gelas-mineral yang tidak terisi, yang diperkuat kaca, dan gelas-mineral:
| properti (unit) yang diperkuat kaca | yang tidak terisi | (40%) | diisi gelas-mineral* |
| Kepadatan (kg/l) | 1.35 | 1.66 | 1.90 - 2.05 |
| Kekuatan Tarik (MPA) | 65-85 | 190 | 110-130 |
| Perpanjangan saat istirahat (%) | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| Modulus Lentur (MPA) | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| Kekuatan Lentur (MPA) | 100-130 | 290 | 180-220 |
| Izod berlekuk kekuatan dampak (kJ/m²) | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1,8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*Tergantung pada rasio pengisi kaca/mineral
Aditif spesifik untuk peningkatan properti
Aditif spesifik dapat digunakan untuk menargetkan dan meningkatkan sifat tertentu dari PPS:
Silikat logam alkali untuk kontrol viskositas
Silikat logam alkali, sulfit logam alkali, asam amino, dan oligomer silil eter dapat digunakan untuk mengontrol aliran leleh dan viskositas PPS.
Kalsium klorida untuk bertambah berat molekul
Blokir kopolimer untuk peningkatan resistensi dampak
Ester asam sulfonat untuk peningkatan laju kristalisasi
Tabel berikut merangkum aditif yang digunakan untuk peningkatan properti tertentu:
| persyaratan properti | aditif yang sesuai |
| Aliran leleh rendah, viskositas tinggi | Silikat logam alkali, alkali logam sulfit, asam amino, oligomer silil eter |
| Peningkatan berat molekul | Kalsium klorida ditambahkan selama polimerisasi |
| Peningkatan resistensi dampak | Dimasukkannya kopolimer blok dalam reaksi awal |
| Peningkatan tingkat kristalisasi | Ester asam sulfonat bersama dengan zat nukleasi |
| Peningkatan stabilitas panas, suhu kristalisasi rendah | Logam alkali atau logam tanah alkali ditityat |
Teknik pemrosesan untuk plastik PPS
Resin PPS dapat diproses menggunakan berbagai teknik, termasuk cetakan injeksi, ekstrusi, cetakan pukulan, dan pemesinan.
Cetakan injeksi
Cetakan injeksi adalah metode pemrosesan umum untuk PPS, menawarkan produktivitas dan presisi tinggi.
Ekstrusi
PPS dapat diekstrusi ke dalam berbagai bentuk, seperti serat, film, batang, dan lempengan.
Blow Moulding
PPS dapat diproses menggunakan teknik blow cetakan.
Pemesinan pps
PPS sangat mudah dikerjakan, memungkinkan fabrikasi bagian yang tepat dan kompleks.
Pentingnya pra-pengeringan dalam pemrosesan
PPS pra-pengeringan sangat penting untuk mencapai hasil pemrosesan yang optimal.
Tabel berikut merangkum teknik pemrosesan dan pertimbangan utama mereka:
| teknik pemrosesan | pertimbangan utama |
| Cetakan injeksi | Pengaturan pra-pengeringan, suhu dan tekanan, sesak cetakan |
| Ekstrusi | Kondisi pengeringan, kontrol suhu, produksi serat dan film |
| Blow Moulding | Rentang suhu, pertimbangan untuk nilai yang diisi |
| Pemesinan | Seleksi pendingin, proses anil, mencapai presisi |
Dengan memahami dan mengoptimalkan teknik pemrosesan ini, produsen dapat menghasilkan bagian dan komponen PPS berkualitas tinggi untuk berbagai aplikasi.
Pertimbangan desain untuk aplikasi PPS
Saat mendesain dengan plastik PPS, beberapa faktor harus dipertimbangkan untuk memastikan kinerja yang optimal dan efektivitas biaya.
Memilih PPS untuk aplikasi tertentu
Memilih PPS untuk aplikasi tertentu memerlukan evaluasi yang cermat terhadap sifat uniknya.
Resistensi kimia
Resistensi PPS terhadap bahan kimia agresif membuatnya cocok untuk aplikasi dalam pemrosesan kimia dan peralatan industri.
Ini tahan paparan terhadap asam kuat, basa, pelarut organik, agen pengoksidasi, dan hidrokarbon.
Stabilitas suhu tinggi
PPS sangat ideal untuk aplikasi yang membutuhkan resistensi suhu tinggi terus menerus.
Ini dapat menahan suhu hingga 220 ° C (428 ° F) secara terus menerus dan hingga 260 ° C (500 ° F) untuk periode yang singkat.
Stabilitas dimensi
Pertimbangan pemesinan dan finishing
PPS dapat dikerjakan untuk menutup toleransi, membuatnya cocok untuk bagian yang kompleks dan presisi.
Pemesinan dapat menyebabkan retak permukaan dan tekanan internal pada PPS.
Masalah -masalah ini dapat dikurangi melalui anil dan penggunaan pendingin yang sesuai.
Pendingin yang tidak larut dalam air, seperti udara bertekanan dan kabut semprot, direkomendasikan untuk mencapai lapisan permukaan berkualitas tinggi.
Stabilitas dimensi lintas suhu
PPS mempertahankan stabilitas dimensi yang sangat baik di berbagai suhu.
Pertimbangan biaya dibandingkan dengan bahan alternatif
Sementara PPS menawarkan kinerja yang sangat baik, lebih mahal daripada banyak plastik teknik standar.
Desainer harus mengevaluasi rasio biaya-manfaat menggunakan PPS.
Bahan alternatif, seperti Peek, dapat dipertimbangkan untuk aplikasi yang kurang menuntut.
Namun, kombinasi properti unik PPS sering membenarkan biaya yang lebih tinggi dalam aplikasi tertentu.
Pertimbangan lingkungan dan keselamatan
PPS umumnya dianggap aman dan tidak beracun, tetapi protokol penanganan dan keselamatan yang tepat harus diikuti.
PPS dapat menimbulkan risiko bagi kesehatan manusia dan lingkungan jika tidak ditangani dengan benar atau digunakan secara tidak tepat.
Protokol dan pedoman keselamatan yang tepat harus diikuti untuk meminimalkan risiko.
PPS memiliki resistensi UV yang buruk, membuatnya tidak cocok untuk aplikasi di luar ruangan tanpa pelapis pelindung.
Tabel berikut merangkum pertimbangan desain utama untuk aplikasi PPS:
| Pertimbangan Desain | Poin Kunci |
| Memilih PPS untuk aplikasi tertentu | Resistensi kimia, stabilitas suhu tinggi, stabilitas dimensi |
| Pemesinan dan finishing | Anil, pendingin yang sesuai, retak permukaan dan mitigasi stres internal |
| Stabilitas dimensi lintas suhu | Perubahan dimensi minimal, kinerja yang andal dalam berbagai kondisi |
| Pertimbangan biaya | Biaya lebih tinggi dari plastik standar, evaluasi biaya-manfaat, bahan alternatif |
| Lingkungan dan keselamatan | Protokol penanganan dan keselamatan yang umumnya aman dan tepat, resistensi UV yang buruk |
Kesimpulan
PPS Plastik menawarkan keserbagunaan yang luar biasa dan kinerja tinggi, menjadikannya ideal untuk menuntut aplikasi. Resistensi kimianya, stabilitas termal, dan kekuatan mekanik memastikan keandalan di seluruh industri.
Memahami modifikasi, metode pemrosesan, dan pedoman desain PPS sangat penting untuk memaksimalkan potensinya. Dengan aplikasi yang tepat, PPS membuat produk yang tahan lama dalam otomotif, kedirgantaraan, elektronik, dan banyak lagi.
Tips: Anda mungkin tertarik pada semua plastik
