PPSまたはポリフェニレン硫化物は、1960年代に高性能ポリマーとして最初に開発されました。標準的なプラスチックと高度な素材のギャップを埋め、さまざまな業界で不可欠なユニークな特性を提供します。
この投稿では、PPSのユニークなプロパティ、多様なアプリケーション、処理方法、およびさまざまな業界で不可欠になる理由について説明します。
PPSの化学構造
ポリフェニレン硫化物（PPS）は、高温抵抗性、剛性、および半結晶性熱可塑性形成としての不透明な外観を提供します。
分子構造
PPSのバックボーンは、硫化物の結合と交互に並ぶパラフェニレンユニットで構成されています。これにより、PPSに特徴的な特性が与えられます。
繰り返しユニット： - [C6H4-S] n-
C6H4はベンゼン環を表します
Sは硫黄原子です
硫黄原子は、ベンゼン環の間に単一の共有結合を形成します。それらはパラ（1,4）構成で接続し、線形チェーンを作成します。
結晶構造
PPSは半結晶構造を形成し、その熱安定性と耐薬品性に寄与します。
矯正器具ユニットセル
PPSのユニットセルは、次の寸法を備えたオルソホンビックです。
A = 0.867 nm
b = 0.561 nm
C = 1.026 nm
理想的なPPS結晶の計算された融合熱は112 j/gです。この構造は、PPSに280°Cの高い融点を与えます。
結晶性の程度
PPSの結晶性の程度は30％から45％の範囲です。依存します：
より高い結晶性が増加します：
より低い結晶化度が向上します：
あなたは次のことでアモルファスと架橋PPSを準備できます：
融解温度を超える加熱
融点より下で30°Cまで冷却します
空気の存在下で何時間も保持します
この構造は、高温耐性や化学的不活性などの優れた特性をPPSに与えます。
PPSプラスチックの種類
PPS樹脂にはさまざまな形式があり、それぞれに特定のアプリケーションに合わせた一意のプロパティがあります。
線形PPS
通常のPPSの分子量をほぼ2倍にします
より高い粘り強さ、伸び、衝撃強度をもたらします
硬化pps
分岐pps
以下の表は、異なるPPSタイプの分子量を比較しています：
| PPSタイプの | 分子量比較 |
| 通常のPPS | ベースライン |
| 線形PPS | ほぼ二重の通常のPPS |
| 硬化pps | チェーンの拡張と分岐により、通常のPPSから増加しました |
| 分岐pps | 通常のPPSよりも高い |
PPSの分子量は、その特性を決定する上で重要な役割を果たします。高分子量は一般に次のようにつながります。
機械的強度の改善
より良い耐性耐性
延性と伸びの増加
ただし、粘度の増加につながる可能性もあり、処理がより困難になります。
PPS（ポリフェニレン硫化物）プラスチックの特性
PPSプラスチックは、さまざまなアプリケーションに適した特性のユニークな組み合わせを示しています。
機械的特性
PPSは優れた機械的特性を誇っており、アプリケーションを要求するのに最適です。
引張強度：12,500 psi（86 MPa）の引張強度により、PPSは壊れずに大幅な負荷に耐えることができます。
耐衝撃性：その剛性にもかかわらず、PPSのIZOD衝撃強度は0.5 ft-lbs/in（27 j/m）であり、突然のショックを吸収できます。
弾性の曲げ弾性率：600,000 psi（4.1 GPa）で、PPSは効果的に曲げ力に抵抗し、その形状と構造の完全性を維持します。
寸法の安定性：PPSは、高温および湿度条件下でもその寸法を維持しており、寛容な精度部品に適しています。
熱特性
PPSは、熱安定性と抵抗に優れており、高温アプリケーションにとって重要です。
熱偏向温度：PPSは、1.8 MPa（264 psi）で最大260°C（500°F）、8.0 MPa（1,160 psi）で110°C（230°F）までの温度に耐えることができます。
線形熱膨張の係数：PPSは、4.0×10〜in/in/°F（7.2×10⁻⁵m/m/m/°C）で温度変動を伴う最小限の寸法変化を示します。
最大連続サービス温度：PPSは、最大220°C（428°F）までの温度で空気中に連続的に使用できます。
耐薬品性
PPSは、その並外れた化学耐性で知られており、過酷な環境に適しています。
電気
PPSの電気断熱特性により、電子アプリケーションに適しています。
追加のプロパティ
PPSは他のいくつかの望ましいプロパティを提供します：
火炎耐性：ほとんどのPPS化合物は、追加の火炎遅延剤なしでUL94V-0標準を通過します。
強化する場合の高弾性：強化されたPPSグレードは、高弾性率を示し、機械的強度を高めます。
低吸収：24時間の浸漬後わずか0.02％の吸水により、PPSは最小限の水分の取り込みを必要とする用途に最適です。
次の表は、PPSプラスチックの重要な特性をまとめたものです。
| プロパティ | 値 |
| 引張強度（ASTM D638） | 12,500 psi（86 mpa） |
| IZOD衝撃強度（ASTM D256） | 0.5 ft-lbs/in（27 j/m） |
| 曲げ弾性率（ASTM D790） | 600,000 psi（4.1 gpa） |
| 熱偏向温度（ASTM D648） | 500°F（260°C） @ 264 psi |
| 線形熱膨張係数 | 4.0×10〜in/in/°f |
| 最大連続サービス温度 | 428°F（220°C） |
| 体積抵抗率（ASTM D257） | 10⊃1;⁶ω・cm |
| 誘電強度（ASTM D149） | 450 V/MIL（18 kV/mm） |
| 吸水（ASTM D570、24H） | 0.02％ |
これらのプロパティにより、PPSは、挑戦的な環境での高性能、耐久性、信頼性を要求するアプリケーションに最適です。
PPSプラスチックの製造プロセス
ポリフェニレン硫化物（PPS）を生成するための極性溶媒中の硫化ナトリウムとジクロロベンゼンの反応
PPS生産の初期のイノベーション
PPSの物語は、1967年にフィリップス石油のエドモンズとヒルで始まりました。彼らは、ブランド名Rytonで最初の商業プロセスを開発しました。
元のプロセスの主要な機能：
低分子量PPSを生成しました
アプリケーションのコーティングに最適です
成形グレードに必要な硬化が必要です
現代の製造技術
今日のPPS生産は大幅に進化しています。現代のプロセスは次のことを目指しています：
硬化段階を排除します
機械的強度が改善された製品を開発します
効率を高め、環境への影響を軽減します
化学反応と合成
PPS生産には、巧妙な化学が含まれます。これが基本的なレシピです：
硫化ナトリウムとジクロロベンゼンを混合します
極性溶媒を追加します（例、N-メチルピロリドン）
約250°C（480°F）に加熱する
魔法が起こるのを見てください！
硬化プロセスとその効果
硬化は、グレードPPSを成形するために重要です。それは、空気のダッシュで融点の周りで起こります。
治療の影響：
分子量を増加させます
タフネスを高めます
溶解度を低下させます
溶融流を減少させます
結晶性を低下させます
色を暗くする（こんにちは、茶色がかった色合い！）
PPS生産における極性溶媒の役割
極性溶媒は、PPS生産の名もないヒーローです。彼らは：
使用される一般的な極性溶媒：
N-メチルピロリドン（NMP）
ジフェニルスルホン
スルホラン
各溶媒はPPSパーティーに独自のフレーバーをもたらし、最終製品の特性に影響を与えます。
産業全体にわたるポリフェニレン硫化物（PPS）プラスチックの用途
PPSプラスチックは、特性のユニークな組み合わせにより、さまざまな業界での使用が発見されています。
自動車と航空宇宙
自動車および航空宇宙部門では、耐久性、耐熱性、化学的安定性を必要とするコンポーネントにPPSが使用されています。
エンジンコンポーネント：PPSは、コネクタ、ハウジング、スラストワッシャーで使用され、高温抵抗と機械的強度が非常に重要です。
燃料システムの部品：PPSコンポーネントは、耐薬品性と高温に耐える能力のため、燃料システムで使用されます。
航空機のインテリア：PPSは、航空機のダクトコンポーネントとインテリアブラケットにあり、その軽量で耐久性のある性質が有利です。
電子機器と電気コンポーネント
PPSの電気断熱特性により、電子および電気の用途に最適です。
コネクタと絶縁体：PPSは、誘電体の強度と熱安定性が高いため、コネクタと絶縁体で使用されます。
回路基板：PPSは、回路基板での使用を見つけ、小型化と高性能をサポートします。
マイクロエレクトロニクスアプリケーション：PPSは、マイクロエレクトロニクスアプリケーションに適しており、優れた寸法の安定性と断熱特性を提供します。
化学処理産業
PPSの耐薬品性により、腐食性化学物質にさらされた成分に適しています。
バルブとポンプ：PPSは、高温で攻撃的な化学物質に耐えるため、化学処理用途のバルブ、ポンプ、および継手で使用されます。
フィルターハウジング：PPSはフィルターハウジングで使用され、ろ過システムで耐久性と耐薬品性を確保します。
シールとガスケット：PPSは、化学環境のシールとガスケットに最適であり、長期にわたるパフォーマンスと劣化に対する抵抗を提供します。
産業用具
PPSは、耐摩耗性と機械的強度のために産業用具で使用されています。
ギアとベアリング：PPSは、機械的強度と寸法の安定性を高める必要があるギア、ベアリング、その他の耐摩耗性成分で使用されます。
コンプレッサーコンポーネント：PPSは、コンプレッサーベーンで使用されています。これは、要求の厳しい産業用途で高強度と耐久性を提供するためです。
耐摩耗性アプリケーション：PPSコンポーネントは、摩耗バンドとブッシングで利用され、産業機械での低摩擦と耐摩耗性を提供します。
半導体産業
PPSは、その純度と断熱特性のために、半導体産業に適用されます。
機械工学
PPSは、さまざまな機械工学アプリケーションで使用されています。
他の産業
PPSプラスチックは、他のいくつかの業界で使用されています。
繊維機械：PPSコンポーネントは、染色、印刷、および加工装置に使用され、耐久性と耐薬品性を提供します。
医療機器：PPSは、その耐薬品性と滅菌プロセスに耐える能力のために、手術器具部品で使用されます。
石油およびガス装置：PPSは、その耐薬品性と高温安定性が不可欠なダウンホール機器、アザラシ、コネクタで使用されます。
次の表は、さまざまな業界にわたるPPSプラスチックの主要なアプリケーションをまとめたものです。
| 業界 | アプリケーション |
| 自動車と航空宇宙 | エンジンコンポーネント、燃料システム部品、航空機インテリア |
| エレクトロニクス | コネクタ、絶縁体、回路基板、マイクロエレクトロニクス |
| 化学処理 | バルブ、ポンプ、フィルターハウジング、シール、ガスケット |
| 産業用具 | ギア、ベアリング、コンプレッサーコンポーネント、耐摩耗性部品 |
| 半導体 | 機械成分、半導体生産のための特別なグレード |
| 機械工学 | コンプレッサーとポンプ部品、チェーンガイド、ベースプレート |
| 繊維 | 染色および印刷機器、加工機械 |
| 医学 | 手術器具部品 |
| 石油とガス | ダウンホール機器、シール、コネクタ |
ポリフェニレン硫化物（PPS）材料特性の最適化
さまざまな添加物と補強材を使用して、PPSプラスチックの特性を強化できます。
添加物と補強
ガラス繊維補強
ガラス繊維は、PPSの引張強度、曲げ弾性率、および寸法安定性を高めます。
彼らは、高い機械的強度を必要とするアプリケーションに適したPPを作ります。
PPS-GF40やPPS-GF MD 65などの標準化合物には、市場シェアが大幅にあります。
炭素繊維補強
PTFE添加物
ナノ粒子とナノコンポジット
PPSベースのナノコンポジットは、カーボンナノフィラー（拡張グラファイト、カーボンナノチューブなど）または無機ナノ粒子を使用して調製できます。
ナノフィラーは、主にその機械的特性を改善するためにPPSに追加されます。
ほとんどのPPSナノコンポジットは、一般的な有機溶媒におけるPPSの不溶性のために溶融ブレンドによって調製されています。
次の表は、未熟練、ガラス強化、およびガラス鉱物充填PPSの特性を比較しています：
| プロパティ（ユニット） | 補強されていない | ガラス補強（40％） | ガラスミネラル充填* |
| 密度（kg/l） | 1.35 | 1.66 | 1.90-2.05 |
| 引張強度（MPA） | 65-85 | 190 | 110-130 |
| 休憩時の伸び（％） | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| 曲げ弾性率（MPA） | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| 曲げ強度（MPA） | 100-130 | 290 | 180-220 |
| Izod Notched Impact Strength（kj/m²） | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1.8 MPA（°C） | 110 | 270 | 270 |
*ガラス/ミネラルフィラー比に応じて
プロパティ強化のための特定の添加物
特定の添加物を使用して、PPSの特定の特性を標的および強化できます。
粘度制御のためのアルカリ金属ケイ酸塩
分子量の増加のための塩化カルシウム
耐衝撃性改善のためのコポリマーをブロックします
結晶化速度向上のためのスルホン酸エステル
次の表は、特定のプロパティの強化に使用される添加物をまとめたものです。
| プロパティ要件 | 適切な添加物 |
| 低溶融流、高い粘度 | アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属亜硫酸塩、アミノ酸、シリルエーテルのオリゴマー |
| 分子量の増加 | 重合中に塩化カルシウムが添加されました |
| 耐衝撃性の改善 | 最初の反応にブロック共重合体を含める |
| 結晶化速度の増加 | スルホン酸エステルと核形成剤 |
| 熱安定性の向上、結晶化温度が低くなります | アルカリ金属またはアルカリアースメタルジチオン酸 |
PPSプラスチックの処理技術
PPS樹脂は、射出成形、押出、ブロー成形、加工など、さまざまな技術を使用して処理できます。
射出成形
射出成形は 、PPSの一般的な処理方法であり、高い生産性と精度を提供します。
事前に乾燥要件
温度と圧力設定
PPSの推奨シリンダー温度は300〜320°Cです。
カビの温度は、良好な結晶化を確保し、反りを最小限に抑えるために、120〜160°Cの間に維持する必要があります。
40-70 MPaの注入圧力は、最適な結果に適しています。
PPSには40〜100 rpmのネジ速度が推奨されます。
カビの考慮事項
押し出し
PPSは、繊維、フィルム、ロッド、スラブなどのさまざまな形状に押し出ることができます。
乾燥条件
温度制御
繊維とフィルムの生産のアプリケーション
ブロー成形
PPSは、ブローモールディング技術を使用して処理できます。
PPSの機械加工
PPSは非常に機密性が高く、正確で複雑な部品製造を可能にします。
クーラントの選択
アニーリングプロセス
複雑な部分で精度を達成する
処理における事前に乾燥することの重要性
PPSを事前に乾燥させることは、最適な処理結果を達成するために重要です。
成形製品の外観への影響
プレドライは、PPS産物の成形外観を強化します。
表面の欠陥や泡など、水分関連の欠陥を防ぎます。
処理中のよだれの防止
次の表は、処理手法とその重要な考慮事項をまとめたものです。
| 処理技術の | 重要な考慮事項 |
| 射出成形 | 乾燥前、温度と圧力の設定、カビの緊張 |
| 押し出し | 乾燥条件、温度制御、繊維、フィルムの生産 |
| ブロー成形 | 温度範囲、充填グレードの考慮事項 |
| 機械加工 | クーラントの選択、アニーリングプロセス、精度の達成 |
これらの処理技術を理解して最適化することにより、メーカーはさまざまなアプリケーション用の高品質のPPSパーツとコンポーネントを生産できます。
PPSアプリケーションの設計上の考慮事項
PPSプラスチックで設計するときは、最適なパフォーマンスと費用対効果を確保するために、いくつかの要因を考慮する必要があります。
特定のアプリケーションのPPSを選択します
特定のアプリケーションにPPSを選択するには、その独自の特性を慎重に評価する必要があります。
機械加工と仕上げの考慮事項
PPSは、密接な許容範囲に機械加工できるため、複雑で精密な部分に適しています。
加工は、PPSの表面亀裂と内部応力を引き起こす可能性があります。
これらの問題は、アニーリングと適切なクーラントの使用を通じて緩和できます。
高品質の表面仕上げを達成するためには、加圧された空気やスプレーミストなどの非芳香族、水溶性クーラントが推奨されます。
温度全体の寸法安定性
PPSは、さまざまな温度にわたって優れた寸法の安定性を維持します。
代替資料と比較したコストの考慮事項
PPSは優れたパフォーマンスを提供しますが、多くの標準エンジニアリングプラスチックよりも高価です。
設計者は、PPSを使用するコストベネフィット比を評価する必要があります。
Peekなどの代替材料は、要求の少ないアプリケーションで考慮される場合があります。
ただし、PPSのプロパティのユニークな組み合わせは、特定のアプリケーションでのコストが高いことが多いことがよくあります。
環境と安全の考慮事項
PPSは一般に安全で非毒性と見なされますが、適切な取り扱いと安全プロトコルに従う必要があります。
PPSは、適切に処理されない場合、または不適切に使用されない場合、人間の健康と環境にリスクをもたらす可能性があります。
リスクを最小限に抑えるために、適切な安全プロトコルとガイドラインに従う必要があります。
PPSの耐性は不十分であり、保護コーティングのない屋外用途には適していません。
次の表は、PPSアプリケーションの重要な設計上の考慮事項をまとめたもの
| です | 。 |
| 特定のアプリケーションのPPSを選択します | 化学耐性、高温安定性、寸法安定性 |
| 機械加工と仕上げ | アニーリング、適切なクーラント、表面亀裂、内部応力緩和 |
| 温度全体の寸法安定性 | 最小限の次元の変化、さまざまな条件での信頼できるパフォーマンス |
| コストに関する考慮事項 | 標準的なプラスチック、費用便益評価、代替材料よりも高いコスト |
| 環境と安全 | 一般的に安全で適切な取り扱いと安全プロトコル、不十分なUV抵抗 |
結論
PPSプラスチックは、並外れた汎用性と高性能を提供し、要求の厳しいアプリケーションに最適です。その化学耐性、熱安定性、および機械的強度は、産業全体の信頼性を保証します。
PPSの変更、処理方法、および設計ガイドラインを理解することは、その可能性を最大化するために重要です。適切な用途で、PPSは自動車、航空宇宙、エレクトロニクスなどに耐久性のある製品を作成します。
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