PPS sau polifenilen sulfură a fost dezvoltat pentru prima dată în anii 1960 ca polimer de înaltă performanță. Acesta pune la punct diferența dintre materialele plastice standard și materialele avansate, oferind proprietăți unice care îl fac esențial în diverse industrii.
În această postare, vom explora proprietățile unice ale PPS, aplicațiile diverse, modul în care procesarea și de ce devine indispensabil în diverse industrii.
Structura chimică a PP -urilor
Sulfura de polifenilen (PPS) oferă rezistență la temperatură ridicată, rigiditate și aspect opac ca termoplastic semi-cristalin.
Structura moleculară
Coloana vertebrală a PPS este formată din unități para-fenilene care alternează cu legături de sulfură. Acest lucru oferă PPS proprietățile sale caracteristice.
Atomii de sulf formează legături covalente unice între inelele de benzen. Se conectează într -o configurație para (1,4), creând un lanț liniar.
Structura cristalină
PPS formează structuri semi-cristaline, contribuind la stabilitatea termică și la rezistența chimică.
Celula de unitate ortorombică
Celula unitară a PPS este ortorombică, cu următoarele dimensiuni:
a = 0,867 nm
B = 0,561 nm
C = 1,026 nm
Căldura calculată de fuziune pentru un cristal PPS ideal este de 112 j/g. Această structură oferă PPS punctului său de topire ridicat de 280 ° C.
Gradul de cristalinitate
Gradul de cristalinitate în PPS variază de la 30% la 45%. Depinde de:
Crește cristalinitatea mai mare:
Rezistenţă
Rigiditate
Rezistență chimică
Rezistență la căldură
Cristalinitatea inferioară se îmbunătățește:
Rezistență la impact
Elongaţie
Puteți pregăti PP -uri amorfe și reticulate de:
Încălzire peste temperatura de topire
Răcire la 30 ° C sub punctul de topire
Ținând ore întregi în prezența aerului
Această structură oferă PPS proprietăți excelente, cum ar fi rezistența la temperatură ridicată și inerția chimică.
Tipuri de plastic PPS
Rășina PPS vine sub forme diferite, fiecare cu proprietăți unice adaptate pentru aplicații specifice.
PPS liniar
Are aproape dublul greutății moleculare a PP -urilor obișnuite
Rezultă o tenacitate mai mare, alungire și forță de impact
PPS vindecat
Produs prin încălzirea PP -urilor obișnuite în prezența aerului (O2)
Vindecarea extinde lanțurile moleculare și creează unele ramuri
Îmbunătățește greutatea moleculară și oferă caracteristici asemănătoare termosetului
PPS ramificat
Are o greutate moleculară mai mare decât PP -urile obișnuite
Dispune de lanțuri de polimer extinse care se ramifică pe coloana vertebrală
Îmbunătățește proprietățile mecanice, tenacitatea și ductilitatea
Tabelul de mai jos compară greutatea moleculară a diferitelor tipuri de PPS:
| de tip PPS | Comparația greutății moleculare |
| PPS obișnuit | Bazina de bază |
| PPS liniar | PPS aproape dublu obișnuit |
| PPS vindecat | A crescut de la PP -uri obișnuite din cauza extinderii lanțului și a ramificării |
| PPS ramificat | PPS mai mare decât obișnuit |
Greutatea moleculară a PPS joacă un rol crucial în determinarea proprietăților sale. Greutatea moleculară mai mare duce, în general, la:
Rezistența mecanică îmbunătățită
O mai bună rezistență la impact
Ductilitate sporită și alungire
Cu toate acestea, poate duce la creșterea vâscozității, făcând procesarea mai dificilă.
Proprietățile PPS (polifenilen sulfură) din plastic
PPS Plastic prezintă o combinație unică de proprietăți care o fac potrivită pentru diverse aplicații.
Proprietăți mecanice
PPS se mândrește cu proprietăți mecanice remarcabile, ceea ce îl face ideal pentru aplicații solicitante.
Rezistența la tracțiune: cu o rezistență la tracțiune de 12.500 psi (86 MPa), PP -urile pot rezista la sarcini semnificative fără a se rupe.
Rezistența la impact: În ciuda rigidității sale, PPS are o rezistență la impact IZOD de 0,5 ft-lbs/in (27 j/m), permițându-i să absoarbă șocurile bruște.
Modulul flexibil al elasticității: la 600.000 psi (4,1 GPa), PPS rezistă efectiv forțelor de îndoire, menținând forma și integritatea structurală a acesteia.
Stabilitate dimensională: PPS își menține dimensiunile chiar și în condiții de temperatură ridicată și umiditate, ceea ce îl face potrivit pentru piese de precizie cu toleranțe strânse.
Proprietăți termice
PPS excelează în stabilitate și rezistență termică, crucial pentru aplicații la temperaturi ridicate.
Temperatura de deviere a căldurii: PPS poate rezista la temperaturi de până la 260 ° C (500 ° F) la 1,8 MPa (264 psi) și 110 ° C (230 ° F) la 8,0 MPa (1,160 psi).
Coeficientul de expansiune termică liniară: PPS prezintă modificări dimensionale minime cu variații de temperatură la 4,0 × 10⁻⁵ in/in/° F (7,2 × 10⁻⁵ m/m/° C).
Temperatura maximă a serviciului continuu: PP -urile pot fi utilizate continuu în aer la temperaturi de până la 220 ° C (428 ° F).
Rezistență chimică
PPS este cunoscut pentru rezistența sa chimică excepțională, ceea ce o face potrivită pentru medii dure.
Rezistența la umiditate: PPS rămâne neafectat de umiditate, asigurând durabilitatea și fiabilitatea în condiții umede.
Rezistența la diverse substanțe chimice: PPS rezistă expunerii la substanțe chimice agresive, inclusiv acizi puternici, baze, solvenți organici, agenți de oxidare și hidrocarburi.
Proprietăți electrice
Proprietățile de izolare electrică ale PPS o fac potrivită pentru aplicații electronice.
Rezistivitate cu volum mare: PPS menține o rezistență ridicată la izolare chiar și în medii cu umiditate ridicată, cu o rezistivitate de volum de 10⊃1; ⁶ ω · cm.
Rezistență dielectrică: cu o rezistență dielectrică de 450 V/mil (18 kV/mm), PPS asigură o izolare excelentă.
Proprietăți suplimentare
PPS oferă mai multe alte proprietăți dezirabile:
Rezistența la flăcări: Majoritatea compușilor PPS trec standardul UL94V-0 fără retardanți suplimentari de flacără.
Modulul ridicat atunci când este întărit: gradele PPS armate prezintă un modul ridicat, îmbunătățind rezistența mecanică.
Absorbție scăzută a apei: cu o absorbție a apei de doar 0,02% după 24 de ore de imersiune, PPS este ideal pentru aplicațiile care necesită o absorbție minimă de umiditate.
Următorul tabel rezumă proprietățile cheie ale plasticului PPS:
| proprietății | Valoarea |
| Rezistență la tracțiune (ASTM D638) | 12.500 psi (86 MPa) |
| IZOD Impact Forța (ASTM D256) | 0,5 ft-lbs/in (27 j/m) |
| Modulul flexual (ASTM D790) | 600.000 psi (4,1 GPA) |
| Temperatura de deviere a căldurii (ASTM D648) | 500 ° F (260 ° C) @ 264 psi |
| Coeficient de expansiune termică liniară | 4,0 × 10⁻⁵ in/° F |
| Temperatura maximă a serviciului continuu | 428 ° F (220 ° C) |
| Rezistivitatea volumului (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ ω · cm |
| Rezistență dielectrică (ASTM D149) | 450 v/mil (18 kV/mm) |
| Absorbția apei (ASTM D570, 24H) | 0,02% |
Aceste proprietăți fac din PPS o alegere excelentă pentru aplicațiile care solicită performanțe ridicate, durabilitate și fiabilitate în medii provocatoare.
Procesul de fabricație al plasticului PPS
Reacția sulfurii de sodiu și a diclorobenzenului într -un solvent polar pentru a produce polifenilen sulfură (PPS)
Inovații timpurii în producția PPS
Povestea PPS a început în 1967 cu Edmonds și Hill la Philips Petroleum. Au dezvoltat primul proces comercial sub numele de marcă Ryton.
Caracteristici cheie ale procesului inițial:
A produs PP -uri cu greutate moleculară mică
Ideal pentru acoperirea aplicațiilor
Întărirea necesară pentru gradele de modelare
Tehnici moderne de fabricație
Producția PPS de astăzi a evoluat semnificativ. Procesele moderne urmăresc:
Eliminați etapa de întărire
Dezvoltați produse cu o rezistență mecanică îmbunătățită
Creșteți eficiența și reduceți impactul asupra mediului
Reacție chimică și sinteză
Producția PPS implică un pic inteligent de chimie. Iată rețeta de bază:
Amestecați sulfura de sodiu și diclorobenzenul
Adăugați un solvent polar (de exemplu, N-metilpirolidona)
Încălziți până la aproximativ 250 ° C (480 ° F)
Urmăriți Magic Sappel!
Procesul de întărire și efectele sale
Întărirea este crucială pentru PPS -ul de grad de modelare. Se întâmplă în jurul punctului de topire cu o linie de aer.
Efectele întăririi:
Rolul solvenților polari în producția de PPS
Solvenții polari sunt eroii necunoscuți ai producției de PPS. Ei:
Facilitați reacția dintre sulfura de sodiu și diclorobenzen
Ajută la controlul greutății moleculare a polimerului
Influențează proprietățile finale ale PPS
Solvenți polari comuni folosiți:
N-metilpirolidona (NMP)
Sulfona difenil
Sulfolan
Fiecare solvent aduce propria aromă la PPS Party, afectând caracteristicile produsului final.
Aplicații de plastic de polifenilen sulfură (PPS) din industrii
PPS plastic se folosesc în diferite industrii datorită combinației sale unice de proprietăți.
Automobile și aerospațiale
În sectoarele auto și aerospațiale, PPS este utilizat pentru componente care necesită durabilitate, rezistență la căldură și stabilitate chimică.
Componente ale motorului: PPS este utilizat în conectori, carcase și șaibe de tracțiune, unde rezistența sa la temperatură ridicată și rezistența mecanică sunt cruciale.
Piese ale sistemului de combustibil: Componentele PPS sunt utilizate în sistemele de combustibil datorită rezistenței lor chimice și capacității lor de a rezista la temperaturi ridicate.
Interoare aeronave: PPS se găsește în componente de conducte de aeronave și paranteze interioare, unde natura sa ușoară și durabilă este avantajoasă.
Electronică și componente electrice
Proprietățile de izolare electrică ale PPS o fac ideală pentru aplicații electronice și electrice.
Conectori și izolatori: PPS este utilizat în conectori și izolatori datorită rezistenței dielectrice ridicate și a stabilității termice.
Plăci de circuit: PPS găsește utilizarea în plăci de circuit, sprijinind miniaturizarea și performanțe ridicate.
Aplicații microelectronice: PPS este potrivit pentru aplicațiile de microelectronică, oferind proprietăți de stabilitate dimensională excelentă și izolație.
Industria de procesare chimică
Rezistența chimică a PPS o face potrivită pentru componentele expuse substanțelor chimice corozive.
Valve și pompe: PPS este utilizat în valve, pompe și accesorii în aplicații de procesare chimică, deoarece rezistă substanțelor chimice agresive la temperaturi ridicate.
Carcase de filtrare: PPS este utilizat în carcasele de filtrare, asigurând durabilitatea și rezistența chimică în sistemele de filtrare.
Garnituri și garnituri: PPS este ideal pentru garnituri și garnituri în medii chimice, oferind performanță de lungă durată și rezistență la degradare.
Echipamente industriale
PPS este utilizat în echipamente industriale pentru rezistența la uzură și rezistența mecanică.
Angule și rulmenți: PPS este utilizat în angrenaje, rulmenți și alte componente rezistente la uzură care necesită o rezistență mecanică ridicată și o stabilitate dimensională.
Componente ale compresorului: PPS este utilizat în paletele de compresor, deoarece oferă o rezistență ridicată și durabilitate în aplicații industriale solicitante.
Aplicații rezistente la uzură: Componentele PPS sunt utilizate în benzi de uzură și bucșe, oferind frecare scăzută și rezistență ridicată la uzură în utilajele industriale.
Industria semiconductorilor
PPS găsește aplicare în industria semiconductorilor datorită proprietăților sale de puritate și izolație.
Componente de utilaje semiconductoare: PPS este utilizat în conectori, șinele de contact, scuturile de căldură și discurile de presiune de contact în echipamentele de producție cu semiconductor.
Note speciale pentru aplicații cu semiconductor: Notele PPS de specialitate precum Tecatron SE și SX sunt proiectate pentru aplicații cu semiconductor, oferind o puritate ridicată și proprietăți îmbunătățite.
Inginerie mecanică
PPS este utilizat în diferite aplicații de inginerie mecanică.
Piese de compresor și pompă: PPS este utilizat în componentele compresorului și pompei datorită rezistenței sale chimice și a rezistenței mecanice.
Ghiduri de lanț și plăci de bază: PPS găsește utilizarea în ghiduri de lanț și plăci de bază, oferind rezistență la uzură și stabilitate dimensională.
Alte industrii
PPS plastic este utilizat în mai multe alte industrii:
Mașini textile: Componentele PPS sunt utilizate în echipamente de vopsire, imprimare și procesare, oferind durabilitate și rezistență chimică.
Dispozitive medicale: PPS este utilizat în părțile instrumentului chirurgical datorită rezistenței sale chimice și capacității de a rezista la procesele de sterilizare.
Echipamente petroliere și gaze: PPS este utilizat în echipamente de gaură, garnituri și conectori, unde rezistența sa chimică și stabilitatea la temperaturi ridicate sunt esențiale.
Următorul tabel rezumă aplicațiile cheie ale plasticului PPS în diferite industrii:
| din industrie | aplicații |
| Automobile și aerospațiale | Componente ale motorului, piese de sistem de combustibil, interioare aeronave |
| Electronică | Conectori, izolatori, plăci de circuit, microelectronică |
| Prelucrarea chimică | Supape, pompe, carcase de filtrare, sigilii, garnituri |
| Echipamente industriale | Angrenaje, rulmenți, componente ale compresorului, părți rezistente la uzură |
| Semiconductor | Componente de utilaje, clase speciale pentru producția de semiconductori |
| Inginerie mecanică | Piese de compresor și pompă, ghiduri de lanț, plăci de bază |
| Textil | Echipamente de vopsire și imprimare, utilaje de procesare |
| Medical | Piese de instrument chirurgical |
| Petrol și gaz | Echipament în jos, sigilii, conectori |
Polyfenilen sulfură (PPS) Proprietățile materialului Optimizarea materialului
Diverse aditivi și întăriri pot fi utilizate pentru a îmbunătăți proprietățile plasticului PPS.
Aditivi și întăriri
Armare din fibre de sticlă
Fibrele de sticlă cresc rezistența la tracțiune, modulul flexual și stabilitatea dimensională a PPS.
Acestea fac PPS potrivite pentru aplicații care necesită o rezistență mecanică ridicată.
Compușii standard precum PPS-GF40 și PPS-GF MD 65 au o cotă de piață semnificativă.
Armarea fibrelor de carbon
Aditivi PTFE
Nanoparticule și nanocompozite
Nanocompozitele bazate pe PPS pot fi preparate folosind nanofilere de carbon (de exemplu, grafit extins, nanotuburi de carbon) sau nanoparticule anorganice.
Nanofillerele sunt adăugate la PPS în principal pentru a -și îmbunătăți proprietățile mecanice.
Majoritatea nanocompozitelor PPS au fost preparate prin amestecarea topiturii din cauza insolubilității PPS în solvenții organici comuni.
Următorul tabel compară proprietățile PP-urilor umplute din sticlă neumplinate, din sticlă și din sticlă, umplută din sticlă:
| Proprietate (unitate), armată din sticlă | necompletată | (40%) | umplută din sticlă-minru* |
| Densitate (kg/L) | 1.35 | 1.66 | 1,90 - 2.05 |
| Rezistență la tracțiune (MPA) | 65-85 | 190 | 110-130 |
| Alungire la pauză (%) | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| Modulul flexual (MPA) | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| Rezistență la flexie (MPA) | 100-130 | 290 | 180-220 |
| Izod Nothed Impact Forța (KJ/M⊃2;) | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1,8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*În funcție de raportul de umplere a sticlei/mineralelor
Aditivi specifici pentru îmbunătățirea proprietății
Aditivi specifici pot fi folosiți pentru a viza și îmbunătăți proprietățile particulare ale PPS:
Silicați metalici alcalini pentru controlul vâscozității
Clorură de calciu pentru creșterea greutății moleculare
Blocați copolimeri pentru îmbunătățirea rezistenței la impact
Esteri de acid sulfonic pentru îmbunătățirea ratei de cristalizare
Următorul tabel rezumă aditivii folosiți pentru îmbunătățiri specifice proprietății:
| Cerința proprietății | Aditivi adecvați |
| Flux scăzut de topire, vâscozitate ridicată | Silicați de metal alcalin, sulfite de metal alcalin, aminoacizi, oligomeri ai unui eter silill |
| Creșterea greutății moleculare | Clorură de calciu adăugată în timpul polimerizării |
| Rezistență la impact îmbunătățită | Includerea copolimenților bloc în reacția inițială |
| Rata de cristalizare crescută | Esteri de acid sulfonic împreună cu un agent de nucleare |
| Stabilitatea crescută a căldurii, temperatura scăzută de cristalizare | Metal alcalin sau alcalin alcalin ditionat de metal |
Tehnici de procesare pentru plastic PPS
Rășinile PPS pot fi procesate folosind diverse tehnici, inclusiv modelarea prin injecție, extrudarea, modelarea loviturilor și prelucrarea.
Turnare prin injecție
Turnarea prin injecție este o metodă de procesare comună pentru PPS, oferind o productivitate și o precizie ridicată.
Extrudare
PP -urile pot fi extrudate în diferite forme, cum ar fi fibre, filme, tije și plăci.
Moderea de suflare
PPS -ul poate fi procesat folosind tehnici de modelare a loviturilor.
Prelucrarea PPS
PPS -ul este extrem de mașinabil, permițând fabricarea precisă și complexă a pieselor.
Importanța pre-uscării în procesare
PPS-ul pre-uscat este crucial pentru obținerea unor rezultate optime de procesare.
Următorul tabel rezumă tehnicile de procesare și considerațiile cheie ale acestora:
| Tehnica de procesare | Considerații cheie |
| Turnare prin injecție | Pre-uscare, setări de temperatură și presiune, etanșeitatea mucegaiului |
| Extrudare | Condiții de uscare, controlul temperaturii, producția de fibre și film |
| Moderea de suflare | Intervale de temperatură, considerații pentru notele umplute |
| Prelucrare | Selecție de lichid de răcire, proces de recoacere, obținerea preciziei |
Prin înțelegerea și optimizarea acestor tehnici de procesare, producătorii pot produce piese PPS de înaltă calitate și componente pentru diverse aplicații.
Considerații de proiectare pentru aplicațiile PPS
Atunci când se proiectează cu plastic PPS, trebuie luați în considerare mai mulți factori pentru a asigura o performanță optimă și rentabilitate.
Selectarea PPS pentru aplicații specifice
Alegerea PPS pentru o aplicație specifică necesită o evaluare atentă a proprietăților sale unice.
Considerații de prelucrare și finisare
PP -urile pot fi prelucrate pentru a închide toleranțe, ceea ce îl face potrivit pentru piese complexe, de precizie.
Prelucrarea poate provoca fisurarea suprafeței și tensiunile interne în PPS.
Aceste probleme pot fi atenuate prin recoacere și utilizarea lichidelor de răcire adecvate.
Coolăele de răcire non-aromatice, solubile în apă, cum ar fi aerul sub presiune și cețurile de pulverizare, sunt recomandate pentru obținerea unor finisaje de suprafață de înaltă calitate.
Stabilitate dimensională la temperaturi
PPS menține o stabilitate dimensională excelentă la diferite temperaturi.
Considerații de costuri în comparație cu materialele alternative
În timp ce PPS oferă performanțe excelente, este mai scump decât multe materiale plastice de inginerie standard.
Proiectanții ar trebui să evalueze raportul cost-beneficiu al utilizării PPS.
Materiale alternative, cum ar fi PEEK, pot fi luate în considerare pentru aplicații mai puțin solicitante.
Cu toate acestea, combinația unică de proprietăți PPS justifică adesea costul său mai mare în aplicații specifice.
Considerații de mediu și de siguranță
PPS este, în general, considerat sigur și non-toxic, dar trebuie respectate protocoale de manipulare și siguranță adecvate.
PP -urile pot prezenta riscuri pentru sănătatea umană și mediul înconjurător, dacă nu este gestionat corect sau utilizat necorespunzător.
Protocoalele de siguranță adecvate și orientările trebuie respectate pentru a reduce la minimum riscurile.
PPS are o rezistență slabă a UV, ceea ce o face improprie pentru aplicații în aer liber, fără acoperiri de protecție.
Următorul tabel rezumă considerațiile cheie de proiectare pentru aplicațiile PPS:
| de considerare a proiectării | Punctele cheie |
| Selectarea PPS pentru aplicații specifice | Rezistență chimică, stabilitate la temperatură ridicată, stabilitate dimensională |
| Prelucrare și finisare | Recuperare, lichide de răcire adecvate, fisurarea suprafeței și atenuarea stresului intern |
| Stabilitate dimensională la temperaturi | Modificări dimensionale minime, performanță fiabilă în diferite condiții |
| Considerații privind costurile | Costuri mai mari decât materiale plastice standard, evaluare cost-beneficiu, materiale alternative |
| Mediu și siguranță | În general, protocoale de manevrare și siguranță în siguranță, rezistență la UV slabă |
Concluzie
PPS Plastic oferă o versatilitate excepțională și performanțe ridicate, ceea ce îl face ideal pentru aplicații solicitante. Rezistența sa chimică, stabilitatea termică și rezistența mecanică asigură fiabilitatea în industrii.
Înțelegerea modificărilor PPS, a metodelor de procesare și a liniilor directoare de proiectare este crucială pentru a -și maximiza potențialul. Cu o aplicare adecvată, PPS creează produse durabile în automobile, aerospațiale, electronice și multe altele.
Sfaturi: Poate că sunteți interesat de toate materialele plastice
