PPS arba polifenileno sulfidas pirmą kartą buvo sukurtas septintajame dešimtmetyje kaip aukštos kokybės polimeras. Jis užpildo atotrūkį tarp standartinių plastikų ir pažangių medžiagų, siūlančių unikalias savybes, kurios daro ją esmine įvairiose pramonės šakose.
Šiame įraše mes ištirsime unikalias PPS savybes, įvairias programas, kaip apdorojimas ir kodėl jis tampa būtinas įvairiose pramonės šakose.
PPS cheminė struktūra
Polifenileno sulfidas (PPS) siūlo atsparumą aukštai temperatūrai, tvirtumui ir nepermatomai išvaizdai kaip pusiau kristaliniam termoplastiniam.
Molekulinė struktūra
PPS stuburą sudaro para-fenileno vienetai, pakaitomis su sulfido jungtimis. Tai suteikia PPS būdingas savybes.
Sieros atomai sudaro pavienius kovalentinius ryšius tarp benzeno žiedų. Jie jungiasi para (1,4) konfigūracijoje, sukurdami linijinę grandinę.
Kristalinė struktūra
PPS sudaro pusiau kristalines struktūras, prisidedančias prie jos šiluminio stabilumo ir cheminio atsparumo.
Ortorombinis vieneto ląstelė
PPS vieneto ląstelė yra ortorombinė, su šiais matmenimis:
a = 0,867 nm
b = 0,561 nm
C = 1,026 nm
Idealaus PPS kristalo susiliejimo šiluma yra 112 J/g. Ši struktūra PPS suteikia aukštą lydymosi tašką 280 ° C.
Kristališkumo laipsnis
PPS kristališkumo laipsnis svyruoja nuo 30% iki 45%. Tai priklauso nuo:
Didesnis kristališkumas padidėja:
Stiprybė
Standumas
Cheminis atsparumas
Šilumos atsparumas
Mažesnis kristališkumas pagerėja:
Poveikio atsparumas
Pailgėjimas
Galite paruošti amorfinius ir kryžminius PPS:
Šildymas virš lydymosi temperatūros
Aušinimas iki 30 ° C žemiau lydymosi taško
Laikantis valandų valandas buvimo ore
Ši struktūra suteikia PPS puikias savybes, tokias kaip atsparumas aukštai temperatūrai ir cheminį inertiškumą.
PPS plastiko tipai
PPS derva yra skirtingų formų, kurių kiekviena turi unikalias savybes, pritaikytas konkrečioms programoms.
Linijiniai PP
Turi beveik dvigubai daugiau nei įprasto PPS molekulinės masės
Lemia didesnį atkaklumą, pailgėjimą ir smūgio stiprumą
Sukietę PPS
Gaminamas kaitinant įprastą PPS esant orui (O2)
Kietinimas ištiesia molekulines grandines ir sukuria kai kurias šakas
Sustiprina molekulinį masę ir suteikia termierinę savybes
Šakotas PPS
Turi didesnę molekulinę masę nei įprastas PPS
Funkcijos išplėstos polimerų grandinės, išsišakojusios nuo stuburo
Pagerina mechanines savybes, atkaklumą ir lankstumą
Žemiau esančioje lentelėje lyginama skirtingų PPS tipų molekulinė masė:
| PPS tipo | molekulinės masės palyginimas |
| Įprastas PPS | Pradinė |
| Linijiniai PP | Beveik dvigubi įprastai PPS |
| Sukietę PPS | Padidėjo nuo įprastų PP dėl grandinės pratęsimo ir išsišakojimo |
| Šakotas PPS | Aukštesnis nei įprastas PPS |
PPS molekulinė masė vaidina lemiamą vaidmenį nustatant jo savybes. Didesnė molekulinė masė paprastai lemia:
Patobulintas mechaninis stiprumas
Geresnis atsparumas smūgiui
Padidėjęs lankstumas ir pailgėjimas
Tačiau tai taip pat gali padidinti klampumą, todėl apdorojimas yra sudėtingesnis.
PPS (polifenileno sulfido) plastiko savybės
„PPS Plastic“ pasižymi unikaliu savybių deriniu, dėl kurio jis tinka įvairioms reikmėms.
Mechaninės savybės
PPS gali pasigirti išskirtinėmis mechaninėmis savybėmis, todėl jis yra idealus reikalaujančioms programoms.
Tempiamasis stiprumas: kai tempimo stipris yra 12 500 psi (86 MPa), PPS gali atlaikyti reikšmingą apkrovą nesulaužant.
Atsparumas smūgiams: Nepaisant jo tvirtumo, PPS IZOD smūgio stipris yra 0,5 pėdų s-LBS/in (27 J/m), leidžiantis jam absorbuoti staigius sukrėtimus.
Lankstelio elastingumo modulis: esant 600 000 psi (4,1 GPa), PPS veiksmingai priešinasi lenkimo jėgoms, išlaikydamas savo formą ir struktūrinį vientisumą.
Matmenų stabilumas: PPS palaiko savo matmenis net esant aukštai temperatūrai ir drėgmei, todėl jis tinka tikslioms dalims, kurių nuokrypis yra griežtas.
Šiluminės savybės
PPS išsiskiria šiluminiu stabilumu ir atsparumu, labai svarbiu aukštos temperatūros taikymui.
Šilumos įlinkio temperatūra: PPS gali atlaikyti iki 260 ° C (500 ° F) temperatūrą, esant 1,8 MPa (264 psi) ir 110 ° C (230 ° F) esant 8,0 MPa (1 160 psi).
Linijinio šiluminio išsiplėtimo koeficientas: PPS rodo minimalius matmenų pokyčius, kai temperatūros pokyčiai esant 4,0 × 10⁻⁵ in/in/° F (7,2 × 10⁻⁵ m/m/° C).
Maksimali ištisinė aptarnavimo temperatūra: PPS gali būti nuolat naudojamas ore esant 220 ° C temperatūrai (428 ° F).
Cheminis atsparumas
PPS yra žinomas dėl savo išskirtinio cheminio pasipriešinimo, todėl jis tinka atšiaurioms aplinkoms.
Atsparumas drėgmei: PPS išlieka įtakos drėgmei, užtikrinant patvarumą ir patikimumą drėgnomis sąlygomis.
Atsparumas įvairioms cheminėms medžiagoms: PPS atlaiko agresyvių cheminių medžiagų poveikį, įskaitant stiprias rūgštis, bazes, organinius tirpiklius, oksiduojančius agentus ir angliavandenilius.
Elektros savybės
PPS elektrinės izoliacijos savybės daro ją tinkama elektroninėms reikmėms.
Didelio tūrio atsparumas: PPS palaiko didelį atsparumą izoliacijai net aukšto drėgnumo aplinkoje, kai tūrio varža yra 10⊃1; ⁶ Ω · cm.
Dielektrinis stiprumas: Dielektriniu stiprumu yra 450 V/MIL (18 kV/mm), PPS užtikrina puikią izoliaciją.
Papildomos savybės
PPS siūlo keletą kitų pageidaujamų savybių:
Liepsnos atsparumas: Daugelis PPS junginių perduoda UL94V-0 standartą be papildomų liepsnos sulėtėjimo.
Aukštas modulis, kai sustiprintas: sustiprintos PPS laipsniai pasižymi dideliu moduliu, padidinančiu mechaninį stiprumą.
Maža vandens absorbcija: Vandens absorbcija, kai vandens absorbcija yra tik 0,02%, po 24 valandų panardinimo, PPS yra idealus pritaikymui, kuriam reikalingas minimalus drėgmės įsisavinimas.
Šioje lentelėje apibendrintos pagrindinės PPS plastiko savybės:
| nuosavybės | vertė |
| Tempimo stiprumas (ASTM D638) | 12 500 psi (86 MPa) |
| IZOD smūgio stiprumas (ASTM D256) | 0,5 pėdų svarus/in (27 j/m) |
| FLEXURE MODULUS (ASTM D790) | 600 000 psi (4,1 GPA) |
| Šilumos įlinkio temperatūra (ASTM D648) | 500 ° F (260 ° C) @ 264 psi |
| Linijinio šiluminio išsiplėtimo koeficientas | 4,0 × 10⁻⁵ in/in/° F |
| Maksimali ištisinė aptarnavimo temperatūra | 428 ° F (220 ° C) |
| Tūrio varža (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ Ω · cm |
| Dielektrinis stiprumas (ASTM D149) | 450 V/MIL (18 kV/mm) |
| Vandens absorbcija (ASTM D570, 24H) | 0,02% |
Šios savybės daro PPS puikų pasirinkimą programoms, reikalaujančioms aukšto našumo, ilgaamžiškumo ir patikimumo sudėtingoje aplinkoje.
PPS plastiko gamybos procesas
Natrio sulfido ir dichlorbenzeno reakcija į poliarinį tirpiklį, kad susidarytų polifenileno sulfidas (PPS)
Ankstyvosios PPS gamybos naujovės
PPS istorija prasidėjo 1967 m. Su Edmondsu ir Hillu „Philips Petroleum“. Jie sukūrė pirmąjį komercinį procesą prekės ženklu Ryton.
Pagrindinės pirminio proceso savybės:
Pagamino mažos molekulinės masės PPS
Idealiai tinka dengimo programoms
Reikalingas kietinimas liejimo klasėms
Šiuolaikinės gamybos būdai
Šiandienos PPS gamyba labai pasikeitė. Šiuolaikiniai procesai siekia:
Pašalinkite kietėjimo etapą
Kurkite produktus, turinčius patobulintą mechaninį stiprumą
Padidinkite efektyvumą ir sumažinkite poveikį aplinkai
Cheminė reakcija ir sintezė
PPS gamyba apima protingą chemijos dalį. Štai pagrindinis receptas:
Sumaišykite natrio sulfidą ir dichlorbenzeną
Įpilkite poliarinio tirpiklio (pvz., N-metilpyrolidono)
Šiluma iki maždaug 250 ° C (480 ° F)
Stebėkite, kaip įvyks magija!
Kietėjimo procesas ir jo poveikis
Kietinimas yra labai svarbus formuojant PPS. Tai atsitinka aplink lydymosi tašką su oro brūkšniu.
Kietėjimo poveikis:
Poliarinių tirpiklių vaidmuo gaminant PPS
Poliariniai tirpikliai yra neginčijami PPS gamybos herojai. Jie:
Palengvinti natrio sulfido ir dichlorbenzeno reakciją
Padėti kontroliuoti polimero molekulinę masę
Daryti įtaką galutinėms PPS savybėms
Naudojami paprasti poliariniai tirpikliai:
N-metilpyrolidonas (NMP)
Difenilsulfonas
Sulfolane
Kiekvienas tirpiklis suteikia PPS vakarėliui savo skonį, turintį įtakos galutinio produkto charakteristikoms.
Polifenileno sulfido (PPS) plastiko taikymas įvairiose pramonės šakose
PPS plastikas naudojamas įvairiose pramonės šakose dėl unikalios savybių derinio.
Automobiliai ir kosmoso
Automobilių ir kosmoso sektoriuose PPS naudojamas komponentams, kuriems reikalingas patvarumas, atsparumas šilumai ir cheminis stabilumas.
Variklio komponentai: PPS naudojami jungtyse, korpusuose ir traukos poveržlėse, kur jo atsparumas aukštai temperatūrai ir mechaninis stiprumas yra labai svarbūs.
Degalų sistemos dalys: PPS komponentai naudojami degalų sistemose dėl jų cheminio atsparumo ir gebėjimo atlaikyti aukštą temperatūrą.
Orlaivių interjerai: PPS randamas orlaivių kanalo komponentuose ir interjero laikikliuose, kur jo lengvas ir patvarus pobūdis yra naudingas.
Elektronika ir elektriniai komponentai
PPS elektrinės izoliacijos savybės daro jį idealia elektroninėms ir elektros energijoms.
Jungtys ir izoliatoriai: PPS naudojami jungtyse ir izoliatoriuose dėl didelio dielektrinio stiprumo ir šiluminio stabilumo.
Lailinės plokštės: PPS naudojamas plokštėse, palaikant miniatiūrizaciją ir aukštą našumą.
Mikroelektronikos programos: PPS tinka mikroelektronikos programoms, siūlančioms puikų matmenų stabilumą ir izoliacijos savybes.
Cheminio perdirbimo pramonė
PPS cheminis atsparumas daro jį tinkamu komponentams, veikiantiems korozinėms cheminėms medžiagoms.
Vožtuvai ir siurbliai: PPS naudojami vožtuvuose, siurbliuose ir jungiamose detalėse cheminio apdorojimo srityse, nes jis atlaiko agresyvias chemines medžiagas aukštesnėje temperatūroje.
Filtrų korpusai: PPS naudojami filtrų korpusuose, užtikrinant ilgaamžiškumą ir cheminį pasipriešinimą filtravimo sistemose.
Sandariniai ir tarpikliai: PPS yra idealūs sandarikliams ir tarpikliams cheminėje aplinkoje, užtikrinant ilgalaikį našumą ir atsparumą skilimui.
Pramoninė įranga
PPS dirba pramoninėje įrangoje, kad būtų atsparus dėvėjimams ir mechaniniam stiprumui.
Pavaros ir guoliai: PPS naudojami pavarų, guolių ir kitų susidėvėjimui atsparių komponentų, reikalaujančių didelio mechaninio stiprumo ir matmenų stabilumo.
Kompresoriaus komponentai: PPS naudojami kompresoriuje, nes jis siūlo didelį stiprumą ir ilgaamžiškumą reikalaujant pramoninių reikmenų.
Atsargiai nusidėvėjimui: PPS komponentai naudojami drabužių juostose ir įvorėse, užtikrinant mažą trintį ir didelę atsparumą drabužiams pramoninėms mašinoms.
Puslaidininkių pramonė
PPS nustato pritaikymą puslaidininkių pramonėje dėl savo grynumo ir izoliacijos savybių.
Puslaidininkių mašinų komponentai: PPS naudojami jungtyse, kontaktiniai bėgiai, šilumos skydai ir kontaktiniai slėgio diskai puslaidininkių gamybos įrangoje.
Specialūs puslaidininkių programų pažymiai: Specialūs PPS pažymiai, tokie kaip „Tecatron SE“ ir „SX“, yra skirti puslaidininkių programoms, siūlančioms aukštą grynumą ir patobulintas savybes.
Mechanikos inžinerija
PPS naudojamas įvairiose mechaninės inžinerijos programose.
Kompresoriaus ir siurblio dalys: PPS naudojami kompresoriaus ir siurblio komponentuose dėl jo cheminio atsparumo ir mechaninio stiprumo.
Grandininiai vadovai ir bazinės plokštelės: PPS nustato naudojimą grandinės kreipikliuose ir bazinėse plokštelėse, užtikrinant atsparumą dilimui ir matmenų stabilumui.
Kitos pramonės šakos
PPS plastikas naudojamas keliose kitose pramonės šakose:
Tekstilės mašinos: PPS komponentai naudojami dažymo, spausdinimo ir perdirbimo įrangoje, siūlant ilgaamžiškumą ir cheminį atsparumą.
Medicininiai prietaisai: PPS naudojami chirurginių instrumentų dalyse dėl jo cheminio atsparumo ir gebėjimo atlaikyti sterilizacijos procesus.
Naftos ir dujų įranga: PPS naudojamas downhole įrangoje, sandarikliuose ir jungtyse, kur būtina jo cheminė varža ir aukštos temperatūros stabilumas.
Šioje lentelėje apibendrintos pagrindinės PPS plastiko programos įvairiose pramonės šakose:
| pramonės | programos |
| Automobiliai ir kosmoso | Variklio komponentai, degalų sistemos dalys, orlaivio interjerai |
| Elektronika | Jungtys, izoliatoriai, grandinės plokštės, mikroelektronika |
| Cheminis apdorojimas | Vožtuvai, siurbliai, filtrų korpusai, sandarikliai, tarpikliai |
| Pramoninė įranga | Pavaros, guoliai, kompresoriaus komponentai, drabužiams atsparūs dalys |
| Puslaidininkis | Mašinų komponentai, specialūs puslaidininkių gamybos pažymiai |
| Mechanikos inžinerija | Kompresoriaus ir siurblio dalys, grandinės kreiptuvai, pagrindinės plokštės |
| Tekstilė | Dažymo ir spausdinimo įranga, apdorojimo mašinos |
| Medicinos | Chirurginio instrumento dalys |
| Nafta ir dujos | Downhole įranga, sandarikliai, jungtys |
Polifenileno sulfido (PPS) medžiagų savybių optimizavimas
PPS plastiko savybėms sustiprinti gali būti naudojami įvairūs priedai ir armatūra.
Priedai ir armatūra
Šioje lentelėje lyginamos neužpildyto, stiklo sustiprinto ir stiklo-mineralinio užpildyto PPS savybės:
| nuosavybė (vienetas) | neužpildyto | stiklo sustiprinto (40%) | stiklo-mineralinio užpildyto* |
| Tankis (kg/l) | 1.35 | 1.66 | 1,90 - 2.05 |
| Tempimo stiprumas (MPA) | 65-85 | 190 | 110–130 |
| Pailgėjimas per pertrauką (%) | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| FLEXURE MODULUS (MPA) | 3800 | 14000 | 16000–19000 |
| Lenkimo stiprumas (MPA) | 100–130 | 290 | 180–220 |
| „Izod Notched“ smūgio stiprumas (KJ/M⊃2;) | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1,8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*Priklausomai nuo stiklo/mineralinio užpildo santykio
Konkretūs turto patobulinimo priedai
Konkretūs priedai gali būti naudojami nukreipti ir sustiprinti tam tikras PPS savybes:
Šarminių metalų silikatai klampumo kontrolei
Kalcio chloridas, siekiant padidinti molekulinę masę
Blokuokite kopolimerų atsparumo poveikiui pagerinimui
Sulfonros rūgšties esteriai kristalizacijos greičio padidinimui
Šioje lentelėje apibendrinami priedai, naudojami konkretiems nuosavybės patobulinimams:
| Nuosavybės reikalavimas | Tinkami priedai |
| Mažas lydalo srautas, didelis klampumas | Šarminių metalų silikatai, šarminiai metaliniai sulfitai, amino rūgštys, sililo eterio oligomerai |
| Padidėjęs molekulinė masė | Polimerizacijos metu pridedamas kalcio chloridas |
| Patobulintas atsparumas smūgiams | Blokų kopolimerų įtraukimas į pradinę reakciją |
| Padidėjęs kristalizacijos greitis | Sulfonrūgščių esteriai kartu su branduoliu |
| Padidėjęs šilumos stabilumas, žema kristalizacijos temperatūra | Šarminio metalo arba šarmo žemės metalo ditionatas |
PPS plastiko apdorojimo būdai
PPS dervos gali būti apdorojamos naudojant įvairius metodus, įskaitant liejimą, ekstruziją, ekstruziją, liejimą ir apdirbimą.
Injekcijos liejimas
Įpurškimas yra dažnas PPS apdorojimo metodas, siūlantis aukštą produktyvumą ir tikslumą.
Išspaudimas
PPS galima išspausti į įvairias formas, tokias kaip pluoštai, plėvelės, strypai ir plokštės.
Pūtimo liejimas
PPS gali būti apdorojami naudojant pūtimo liejimo būdus.
Apdirbimo PPS
PPS yra labai apdirbamas, leidžiantis tiksliai ir sudėtingai gaminti.
Išankstinio džiovinimo svarba apdorojant
Išankstinis PPS yra labai svarbus siekiant optimalių apdorojimo rezultatų.
Šioje lentelėje apibendrinami apdorojimo metodai ir jų pagrindiniai aspektai:
| Apdorojimo technikos | pagrindiniai aspektai |
| Injekcijos liejimas | Išankstinis džiovinimas, temperatūros ir slėgio parametrai, pelėsių sandarumas |
| Išspaudimas | Džiovinimo sąlygos, temperatūros kontrolė, pluošto ir plėvelės gamyba |
| Pūtimo liejimas | Temperatūros diapazonai, užpildytų klasių aspektai |
| Apdirbimas | Aušinimo skysčio pasirinkimas, atkaitinimo procesas, tikslumo pasiekimas |
Supratę ir optimizuodami šiuos apdorojimo metodus, gamintojai gali gaminti aukštos kokybės PPS dalis ir komponentus įvairioms programoms.
PPS programų projektavimo aspektai
Projektuojant su PPS plastiku, reikia atsižvelgti į keletą veiksnių, kad būtų užtikrintas optimalus našumas ir ekonominis efektyvumas.
PPS pasirinkimas konkrečioms programoms
Norint pasirinkti PPS konkrečiai programai, reikia atidžiai įvertinti jos unikalias savybes.
Apdirbimas ir apdailos aspektai
PPS gali būti apdirbtas, kad būtų uždarytos nuokrypiai, todėl jis tinka sudėtingoms, tikslioms dalims.
Apdirbimas gali sukelti paviršiaus įtrūkimą ir vidinius įtempius PPS.
Šias problemas galima sušvelninti atkaitinant ir naudojant tinkamus aušinimo skysčius.
Norint pasiekti aukštos kokybės paviršiaus paviršiaus apdailą, rekomenduojama ne Aromatiniams, vandeniui tirpiems aušinimo skysčiams, tokiems kaip slėgio oras ir purškimo rankenos.
Matmenų stabilumas per temperatūrą
PPS palaiko puikų matmenų stabilumą įvairiose temperatūrose.
Išlaidos, palyginti su alternatyviomis medžiagomis
Nors PPS siūlo puikų našumą, jis yra brangesnis nei daugelis standartinių inžinerinių plastikų.
Dizaineriai turėtų įvertinti PPS naudojimo išlaidų ir naudos santykį.
Alternatyvios medžiagos, tokios kaip PEEK, gali būti svarstomos dėl mažiau reiklių.
Tačiau unikalus PPS savybių derinys dažnai pateisina didesnes išlaidas konkrečiose programose.
Aplinkos ir saugos aspektai
PPS paprastai laikomas saugiu ir netoksišku, tačiau reikia laikytis tinkamų tvarkymo ir saugos protokolų.
PPS gali kelti pavojų žmonių sveikatai ir aplinkai, jei ji nėra tinkamai tvarkoma ar netinkamai naudojama.
Norint sumažinti riziką, reikia laikytis tinkamų saugos protokolų ir gairių.
PPS turi prastą atsparumą UV spinduliams, todėl jis netinkamas naudoti lauke be apsauginių dangų.
Šioje lentelėje apibendrinti pagrindiniai PPS programų projektavimo aspektai:
| Dizaino svarstymo | pagrindiniai taškai |
| PPS pasirinkimas konkrečioms programoms | Cheminis atsparumas, aukštos temperatūros stabilumas, matmenų stabilumas |
| Apdirbimas ir apdaila | Atkaitinimas, tinkami aušinimo skysčiai, paviršiaus įtrūkimai ir vidinis streso mažinimas |
| Matmenų stabilumas per temperatūrą | Minimalūs matmenų pokyčiai, patikimas našumas įvairiomis sąlygomis |
| Išlaidų aspektai | Didesnės išlaidos nei standartinis plastikas, išlaidų ir naudos įvertinimas, alternatyvios medžiagos |
| Aplinkos ir saugumas | Paprastai saugūs, tinkami tvarkymo ir saugos protokolai, prastas pasipriešinimas UV spinduliams |
Išvada
„PPS Plastic“ siūlo išskirtinį universalumą ir aukštą našumą, todėl jis yra idealus reikalaujančioms programoms. Jo cheminis atsparumas, šiluminis stabilumas ir mechaninis stiprumas užtikrina patikimumą įvairiose pramonės šakose.
Norint maksimaliai padidinti jos galimybes, labai svarbu suprasti PPS modifikacijas, apdorojimo metodus ir projektavimo gaires. Tinkamai pritaikius, PPS sukuria patvarius produktus automobilių, kosmoso, elektronikos ir dar daugiau.
Patarimai: Galbūt jus domina visi plastikai
