PPS atau polifenilena sulfida mula-mula dibangunkan pada tahun 1960-an sebagai polimer berprestasi tinggi. Ia menjembatani jurang antara plastik standard dan bahan canggih, yang menawarkan sifat unik yang menjadikannya penting dalam pelbagai industri.
Dalam jawatan ini, kami akan meneroka sifat unik PPS, pelbagai aplikasi, bagaimana pemprosesan, dan mengapa ia menjadi sangat diperlukan dalam pelbagai industri.
Struktur Kimia PP
Polyphenylene sulfide (PPS) menawarkan rintangan suhu tinggi, ketegaran, dan penampilan legap sebagai termoplastik separa kristal.
Struktur molekul
Tulang belakang PPS terdiri daripada unit-unit phenylene yang berselang-seli dengan hubungan sulfida. Ini memberikan PPS sifat ciri -cirinya.
Atom sulfur membentuk ikatan kovalen tunggal antara cincin benzena. Mereka menyambung dalam konfigurasi para (1,4), mewujudkan rantai linear.
Struktur kristal
PPS membentuk struktur separuh kristal, menyumbang kepada kestabilan terma dan rintangan kimia.
Sel unit ortorhombic
Sel unit PPS adalah orthorhombic, dengan dimensi berikut:
A = 0.867 nm
B = 0.561 nm
c = 1.026 nm
Haba gabungan yang dikira untuk kristal PPS yang ideal ialah 112 J/g. Struktur ini memberikan PPS titik lebur yang tinggi sebanyak 280 ° C.
Tahap kristal
Tahap kristal dalam PPS berkisar antara 30% hingga 45%. Ia bergantung pada:
Crystallinity yang lebih tinggi meningkat:
Kekuatan
Kekakuan
Rintangan kimia
Rintangan haba
Crystallinity yang lebih rendah bertambah baik:
Rintangan kesan
Pemanjangan
Anda boleh menyediakan PPS amorf dan silang dengan:
Pemanasan di atas suhu lebur
Penyejukan hingga 30 ° C di bawah titik lebur
Memegang berjam -jam di hadapan udara
Struktur ini memberikan sifat-sifat yang sangat baik PPS seperti rintangan suhu tinggi dan inertness kimia.
Jenis plastik PPS
Resin PPS datang dalam bentuk yang berbeza, masing -masing dengan sifat unik yang disesuaikan untuk aplikasi tertentu.
PPS linear
Mempunyai hampir dua kali ganda berat molekul PP biasa
Menghasilkan ketabahan, pemanjangan, dan kekuatan kesan yang lebih tinggi
PPS sembuh
Dihasilkan oleh pemanasan PP biasa dengan kehadiran udara (O2)
Menyembuhkan memanjangkan rantai molekul dan mewujudkan beberapa cawangan
Meningkatkan berat molekul dan menyediakan ciri-ciri seperti termoset
PPS bercabang
Mempunyai berat molekul yang lebih tinggi daripada PP biasa
Ciri -ciri rantai polimer lanjutan yang bercabang dari tulang belakang
Meningkatkan sifat mekanikal, ketabahan, dan kemuluran
Jadual di bawah membandingkan berat molekul jenis PPS yang berbeza:
| Jenis PPS | Perbandingan Berat Molekul |
| PPS biasa | Baseline |
| PPS linear | Hampir dua kali ganda PPS biasa |
| PPS sembuh | Meningkat dari PP biasa kerana sambungan rantai dan cawangan |
| PPS bercabang | Lebih tinggi daripada PP biasa |
Berat molekul PPS memainkan peranan penting dalam menentukan sifatnya. Berat molekul yang lebih tinggi umumnya membawa kepada:
Kekuatan mekanikal yang lebih baik
Rintangan impak yang lebih baik
Peningkatan kemuluran dan pemanjangan
Walau bagaimanapun, ia juga boleh mengakibatkan kelikatan yang meningkat, menjadikan pemprosesan lebih mencabar.
Sifat plastik PPS (polifenilena sulfida)
Plastik PPS mempamerkan kombinasi unik sifat yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi.
Sifat mekanikal
PPS mempunyai sifat mekanikal yang luar biasa, menjadikannya sesuai untuk menuntut aplikasi.
Kekuatan tegangan: Dengan kekuatan tegangan 12,500 psi (86 MPa), PPS dapat menahan beban yang ketara tanpa pecah.
Rintangan Impak: Walaupun ketegarannya, PPS mempunyai kekuatan impak IZOD sebanyak 0.5 ft-lbs/in (27 J/m), yang membolehkannya menyerap kejutan secara tiba-tiba.
Modulus keanjalan fleksibel: Pada 600,000 psi (4.1 GPa), PPS berkesan menentang pasukan lenturan, mengekalkan bentuk dan integriti strukturnya.
Kestabilan dimensi: PPS mengekalkan dimensinya walaupun di bawah keadaan suhu tinggi dan kelembapan, menjadikannya sesuai untuk bahagian ketepatan dengan toleransi yang ketat.
Sifat terma
PPS cemerlang dalam kestabilan dan rintangan haba, penting untuk aplikasi suhu tinggi.
Suhu pesongan haba: PP boleh menahan suhu sehingga 260 ° C (500 ° F) pada 1.8 MPa (264 psi) dan 110 ° C (230 ° F) pada 8.0 MPa (1,160 psi).
Koefisien pengembangan haba linear: PPS menunjukkan perubahan dimensi minimum dengan variasi suhu pada 4.0 × 10 on in/in/° F (7.2 × 10 × m/m/° C).
Suhu perkhidmatan berterusan maksimum: PP boleh digunakan secara berterusan di udara pada suhu sehingga 220 ° C (428 ° F).
Rintangan kimia
PPS terkenal dengan rintangan kimia yang luar biasa, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang keras.
Rintangan terhadap kelembapan: PPS tetap tidak terjejas oleh kelembapan, memastikan ketahanan dan kebolehpercayaan dalam keadaan lembap.
Rintangan kepada pelbagai bahan kimia: PP menahan pendedahan kepada bahan kimia yang agresif, termasuk asid kuat, pangkalan, pelarut organik, agen pengoksidaan, dan hidrokarbon.
Sifat elektrik
Ciri -ciri penebat elektrik PPS menjadikannya sesuai untuk aplikasi elektronik.
Resistivity volum tinggi: PPS mengekalkan rintangan penebat yang tinggi walaupun dalam persekitaran kelembapan tinggi, dengan resistiviti isipadu 10 ⁶1; ⁶ Ω · cm.
Kekuatan dielektrik: Dengan kekuatan dielektrik 450 v/mil (18 kV/mm), PPS memastikan penebat yang sangat baik.
Sifat tambahan
PPS menawarkan beberapa sifat lain yang diingini:
Rintangan api: Kebanyakan sebatian PPS meluluskan standard UL94V-0 tanpa retardan api tambahan.
Modulus tinggi apabila diperkuat: gred PPS bertetulang mempamerkan modulus yang tinggi, meningkatkan kekuatan mekanikal.
Penyerapan air yang rendah: Dengan penyerapan air hanya 0.02% selepas 24 jam rendaman, PPS sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pengambilan kelembapan minimum.
Jadual berikut meringkaskan sifat utama plastik PPS:
| Harta | Nilai |
| Kekuatan tegangan (ASTM D638) | 12,500 psi (86 MPa) |
| Kekuatan Kesan Izod (ASTM D256) | 0.5 ft-lbs/in (27 J/m) |
| Modulus Flexural (ASTM D790) | 600,000 psi (4.1 GPa) |
| Suhu pesongan haba (ASTM D648) | 500 ° F (260 ° C) @ 264 psi |
| Koefisien pengembangan haba linear | 4.0 × 10 ⁻⁵ in/in/° F |
| Suhu perkhidmatan berterusan maksimum | 428 ° F (220 ° C) |
| Resistivity Volume (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ Ω · cm |
| Kekuatan Dielektrik (ASTM D149) | 450 v/mil (18 kV/mm) |
| Penyerapan Air (ASTM D570, 24H) | 0.02% |
Ciri -ciri ini menjadikan PPS pilihan yang sangat baik untuk aplikasi yang menuntut prestasi tinggi, ketahanan, dan kebolehpercayaan dalam persekitaran yang mencabar.
Proses pembuatan plastik PPS
Reaksi natrium sulfida dan diklorobenzena dalam pelarut polar untuk menghasilkan polifenilena sulfida (PPS)
Inovasi awal dalam pengeluaran PPS
Kisah PPS bermula pada tahun 1967 dengan Edmonds dan Hill di Philips Petroleum. Mereka membangunkan proses komersil pertama di bawah jenama Ryton.
Ciri -ciri utama proses asal:
Dihasilkan PP berat molekul rendah
Sesuai untuk aplikasi salutan
Diperlukan pengawetan untuk gred mencetak
Teknik pembuatan moden
Pengeluaran PPS hari ini telah berkembang dengan ketara. Proses moden bertujuan untuk:
Hilangkan tahap pengawetan
Membangunkan produk dengan kekuatan mekanikal yang lebih baik
Meningkatkan kecekapan dan mengurangkan kesan alam sekitar
Tindak balas kimia dan sintesis
Pengeluaran PPS melibatkan sedikit kimia yang bijak. Inilah resipi asas:
Campurkan natrium sulfida dan dichlorobenzene
Tambahkan pelarut kutub (misalnya, N-methylpyrrolidone)
Panaskan hingga kira -kira 250 ° C (480 ° F)
Tonton sihir berlaku!
Proses pengawetan dan kesannya
Mengubati adalah penting untuk mencetak gred PPS. Ia berlaku di sekitar titik lebur dengan udara.
Kesan Penyembuhan:
Peranan pelarut kutub dalam pengeluaran PPS
Pelarut polar adalah wira yang tidak dikenali dari pengeluaran PPS. Mereka:
Memudahkan tindak balas antara natrium sulfida dan dichlorobenzene
Bantu mengawal berat molekul polimer
Mempengaruhi sifat akhir PP
Pelarut kutub biasa yang digunakan:
Setiap pelarut membawa rasa sendiri kepada parti PPS, yang mempengaruhi ciri -ciri produk akhir.
Aplikasi plastik polifenilena sulfida (PPS) di seluruh industri
PPS Plastik mendapati penggunaan dalam pelbagai industri kerana kombinasi hartanahnya yang unik.
Automotif dan Aeroangkasa
Dalam sektor automotif dan aeroangkasa, PPS digunakan untuk komponen yang memerlukan ketahanan, rintangan haba, dan kestabilan kimia.
Komponen enjin: PPS digunakan dalam penyambung, perumahan, dan pencuci tujahan, di mana rintangan suhu tinggi dan kekuatan mekanikalnya adalah penting.
Bahagian Sistem Bahan Api: Komponen PPS digunakan dalam sistem bahan api kerana rintangan kimia mereka dan keupayaan untuk menahan suhu yang tinggi.
Pesawat Pesawat: PPS ditemui dalam komponen saluran pesawat dan kurungan dalaman, di mana sifatnya yang ringan dan tahan lama adalah berfaedah.
Komponen elektronik dan elektrik
Ciri -ciri penebat elektrik PPS menjadikannya sesuai untuk aplikasi elektronik dan elektrik.
Penyambung dan penebat: PPS digunakan dalam penyambung dan penebat kerana kekuatan dielektrik yang tinggi dan kestabilan terma.
Papan litar: PPS mendapati penggunaan dalam papan litar, menyokong pengurangan dan prestasi tinggi.
Aplikasi Mikroelektronik: PPS sesuai untuk aplikasi mikroelektronik, yang menawarkan kestabilan dimensi dan sifat penebat yang sangat baik.
Industri pemprosesan kimia
Rintangan kimia PPS menjadikannya sesuai untuk komponen yang terdedah kepada bahan kimia yang menghakis.
Injap dan pam: PPS digunakan dalam injap, pam, dan kelengkapan dalam aplikasi pemprosesan kimia kerana ia menahan bahan kimia yang agresif pada suhu tinggi.
Perumahan Penapis: PPS digunakan dalam perumahan penapis, memastikan ketahanan dan rintangan kimia dalam sistem penapisan.
Meterai dan Gasket: PPS sangat sesuai untuk meterai dan gasket dalam persekitaran kimia, menyediakan prestasi jangka panjang dan rintangan terhadap kemerosotan.
Peralatan perindustrian
PPS digunakan dalam peralatan perindustrian untuk rintangan haus dan kekuatan mekanikal.
Gear dan Bearings: PPS digunakan dalam gear, galas, dan komponen tahan haus lain yang memerlukan kekuatan mekanikal yang tinggi dan kestabilan dimensi.
Komponen pemampat: PPS digunakan dalam bilah pemampat kerana ia menawarkan kekuatan dan ketahanan yang tinggi dalam menuntut aplikasi perindustrian.
Aplikasi tahan haus: Komponen PPS digunakan dalam jalur memakai dan bushings, memberikan geseran yang rendah dan rintangan haus yang tinggi dalam jentera perindustrian.
Industri Semikonduktor
PPS mendapati aplikasi dalam industri semikonduktor kerana sifat kesucian dan penebatnya.
Komponen Jentera Semikonduktor: PPS digunakan dalam penyambung, rel kenalan, perisai haba, dan cakera tekanan hubungan dalam peralatan pengeluaran semikonduktor.
Gred Khas untuk Aplikasi Semikonduktor: Gred PPS khusus seperti Tecatron SE dan SX direka untuk aplikasi semikonduktor, menawarkan kesucian tinggi dan sifat yang dipertingkatkan.
Kejuruteraan Mekanikal
PPS digunakan dalam pelbagai aplikasi kejuruteraan mekanikal.
Bahagian pemampat dan pam: PPS digunakan dalam komponen pemampat dan pam kerana rintangan kimia dan kekuatan mekanikal.
Panduan rantai dan plat asas: PPS mendapati penggunaan dalam panduan rantai dan plat asas, menyediakan rintangan haus dan kestabilan dimensi.
Industri lain
Plastik PPS digunakan dalam beberapa industri lain:
Jentera Tekstil: Komponen PPS digunakan dalam pencelupan, percetakan, dan peralatan pemprosesan, menawarkan ketahanan dan rintangan kimia.
Peranti perubatan: PPS digunakan dalam bahagian instrumen pembedahan kerana rintangan kimia dan keupayaan untuk menahan proses pensterilan.
Peralatan Minyak dan Gas: PPS digunakan dalam peralatan bawah tanah, anjing laut, dan penyambung, di mana rintangan kimia dan kestabilan suhu tinggi adalah penting.
Jadual berikut meringkaskan aplikasi utama plastik PPS di pelbagai industri:
| Industri | Aplikasi |
| Automotif dan Aeroangkasa | Komponen enjin, bahagian sistem bahan bakar, pedalaman pesawat |
| Elektronik | Penyambung, penebat, papan litar, mikroelektronik |
| Pemprosesan kimia | Injap, pam, perumahan penapis, anjing laut, gasket |
| Peralatan perindustrian | Gear, galas, komponen pemampat, bahagian tahan haus |
| Semikonduktor | Komponen jentera, gred khas untuk pengeluaran semikonduktor |
| Kejuruteraan Mekanikal | Bahagian pemampat dan pam, panduan rantai, plat asas |
| Tekstil | Peralatan pencelupan dan percetakan, mesin pemprosesan |
| Perubatan | Bahagian instrumen pembedahan |
| Minyak dan gas | Peralatan bawah tanah, anjing laut, penyambung |
Pengoptimuman Bahan Polyphenylene Sulfide (PPS)
Pelbagai bahan tambahan dan bala bantuan boleh digunakan untuk meningkatkan sifat plastik PPS.
Aditif dan bala bantuan
Jadual berikut membandingkan sifat-sifat PPS yang diisi oleh kaca yang tidak terisi, kaca, dan kaca:
| harta (unit) kaca | yang tidak | diperkuat (40%) | diisi kaca* |
| Ketumpatan (kg/l) | 1.35 | 1.66 | 1.90 - 2.05 |
| Kekuatan tegangan (MPA) | 65-85 | 190 | 110-130 |
| Pemanjangan di rehat (%) | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| Modulus lentur (MPA) | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| Kekuatan lentur (MPA) | 100-130 | 290 | 180-220 |
| IZOD Kekuatan Impak Terterima (KJ/M⊃2;) | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1.8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*Bergantung pada nisbah pengisi kaca/mineral
Aditif khusus untuk peningkatan harta tanah
Aditif khusus boleh digunakan untuk menargetkan dan meningkatkan sifat tertentu PPS:
Silicates logam alkali untuk kawalan kelikatan
Silicates logam alkali, sulfit logam alkali, asid amino, dan oligomer eter silyl boleh digunakan untuk mengawal aliran cair dan kelikatan PP.
Kalsium klorida untuk kenaikan berat badan molekul
Blok kopolimer untuk peningkatan rintangan kesan
Ester asid sulfonik untuk peningkatan kadar penghabluran
Jadual berikut meringkaskan bahan tambahan yang digunakan untuk peningkatan harta benda tertentu:
| keperluan harta tanah | yang sesuai |
| Aliran cair rendah, kelikatan tinggi | Silicates logam alkali, sulfit logam alkali, asid amino, oligomer eter silyl |
| Peningkatan berat molekul | Kalsium klorida ditambah semasa pempolimeran |
| Rintangan kesan yang lebih baik | Kemasukan kopolimer blok dalam reaksi awal |
| Peningkatan kadar penghabluran | Ester asid sulfonik bersama dengan ejen nukleus |
| Peningkatan kestabilan haba, suhu penghabluran yang rendah | Logam alkali atau alkali bumi diletan logam |
Teknik pemprosesan untuk plastik PPS
Resin PPS boleh diproses menggunakan pelbagai teknik, termasuk pengacuan suntikan, penyemperitan, pengacuan, dan pemesinan.
Pengacuan suntikan
Pencetakan suntikan adalah kaedah pemprosesan biasa untuk PPS, menawarkan produktiviti dan ketepatan yang tinggi.
Penyemperitan
PPS boleh diekstrusi ke dalam pelbagai bentuk, seperti serat, filem, rod, dan papak.
Meniup cetakan
PPS boleh diproses menggunakan teknik pencetakan tamparan.
Pemesinan PPS
PPS sangat boleh disesuaikan, membolehkan fabrikasi bahagian yang tepat dan kompleks.
Kepentingan pra-pengeringan dalam pemprosesan
PPS pra-kering adalah penting untuk mencapai hasil pemprosesan yang optimum.
Jadual berikut meringkaskan teknik pemprosesan dan pertimbangan utama mereka:
| pemprosesan Teknik | Pertimbangan utama |
| Pengacuan suntikan | Pengeringan, suhu dan tekanan tetapan, ketat acuan |
| Penyemperitan | Keadaan pengeringan, kawalan suhu, gentian dan pengeluaran filem |
| Meniup cetakan | Julat suhu, pertimbangan untuk gred penuh |
| Pemesinan | Pemilihan penyejuk, proses penyepuhlindapan, mencapai ketepatan |
Dengan memahami dan mengoptimumkan teknik pemprosesan ini, pengeluar boleh menghasilkan bahagian dan komponen PP yang berkualiti tinggi untuk pelbagai aplikasi.
Pertimbangan Reka Bentuk untuk Aplikasi PPS
Apabila merancang dengan plastik PPS, beberapa faktor mesti dipertimbangkan untuk memastikan prestasi optimum dan keberkesanan kos.
Memilih PPS untuk aplikasi tertentu
Memilih PP untuk aplikasi tertentu memerlukan penilaian yang teliti terhadap sifat uniknya.
Rintangan kimia
Rintangan PPS terhadap bahan kimia yang agresif menjadikannya sesuai untuk aplikasi dalam pemprosesan kimia dan peralatan perindustrian.
Ia menahan pendedahan kepada asid kuat, pangkalan, pelarut organik, agen pengoksidaan, dan hidrokarbon.
Kestabilan suhu tinggi
PPS sangat sesuai untuk aplikasi yang memerlukan rintangan suhu tinggi yang berterusan.
Ia dapat menahan suhu sehingga 220 ° C (428 ° F) secara berterusan dan sehingga 260 ° C (500 ° F) untuk tempoh yang singkat.
Kestabilan dimensi
Pertimbangan pemesinan dan penamat
PPS boleh dimesin untuk menutup toleransi, menjadikannya sesuai untuk bahagian -bahagian yang kompleks dan tepat.
Pemesinan boleh menyebabkan keretakan permukaan dan tekanan dalaman di PPS.
Isu -isu ini boleh dikurangkan melalui penyepuhlindapan dan penggunaan penyejuk yang sesuai.
Penyejuk tidak larut air, seperti udara bertekanan dan kabut semburan, disyorkan untuk mencapai kemasan permukaan berkualiti tinggi.
Kestabilan dimensi merentasi suhu
PPS mengekalkan kestabilan dimensi yang sangat baik di pelbagai suhu.
Pertimbangan Kos Berbanding dengan Bahan Alternatif
Walaupun PPS menawarkan prestasi yang sangat baik, ia lebih mahal daripada banyak plastik kejuruteraan standard.
Pereka harus menilai nisbah kos manfaat menggunakan PPS.
Bahan alternatif, seperti mengintip, boleh dipertimbangkan untuk aplikasi yang kurang menuntut.
Walau bagaimanapun, gabungan ciri -ciri unik PPS sering membenarkan kos yang lebih tinggi dalam aplikasi tertentu.
Pertimbangan Alam Sekitar dan Keselamatan
PPS biasanya dianggap selamat dan tidak toksik, tetapi protokol pengendalian dan keselamatan yang betul mesti diikuti.
PPS boleh menimbulkan risiko kepada kesihatan manusia dan alam sekitar jika tidak ditangani dengan betul atau digunakan dengan tidak sesuai.
Protokol dan garis panduan keselamatan yang betul harus diikuti untuk meminimumkan risiko.
PPS mempunyai rintangan UV yang lemah, menjadikannya tidak sesuai untuk aplikasi luaran tanpa salutan perlindungan.
Jadual berikut meringkaskan Pertimbangan Reka Bentuk Utama untuk Aplikasi PPS:
| Pertimbangan Reka | Bentuk Mata Utama |
| Memilih PPS untuk aplikasi tertentu | Rintangan kimia, kestabilan suhu tinggi, kestabilan dimensi |
| Pemesinan dan penamat | Penyejukan, penyejuk yang sesuai, retak permukaan dan mitigasi tekanan dalaman |
| Kestabilan dimensi merentasi suhu | Perubahan dimensi minimum, prestasi yang boleh dipercayai dalam pelbagai keadaan |
| Pertimbangan kos | Kos yang lebih tinggi daripada plastik standard, penilaian kos-faedah, bahan alternatif |
| Alam Sekitar dan Keselamatan | Protokol pengendalian dan keselamatan yang selamat, selamat, rintangan UV yang lemah |
Kesimpulan
Plastik PPS menawarkan fleksibiliti yang luar biasa dan prestasi tinggi, menjadikannya sesuai untuk menuntut aplikasi. Rintangan kimia, kestabilan terma, dan kekuatan mekanikal memastikan kebolehpercayaan di seluruh industri.
Memahami pengubahsuaian PPS, kaedah pemprosesan, dan garis panduan reka bentuk adalah penting untuk memaksimumkan potensinya. Dengan aplikasi yang betul, PPS mencipta produk tahan lama dalam automotif, aeroangkasa, elektronik, dan banyak lagi.
Petua: Anda mungkin berminat dengan semua plastik
