PPS alebo polyfenylénsulfid sa prvýkrát vyvinul v 60. rokoch 20. storočia ako vysoko výkonný polymér. Preklenuje priepasť medzi štandardnými plastmi a pokročilými materiálmi a ponúka jedinečné vlastnosti, vďaka ktorým je v rôznych odvetviach nevyhnutná.
V tomto príspevku preskúmame jedinečné vlastnosti PPS, rozmanité aplikácie, spôsob spracovania a prečo sa stáva nevyhnutným v rôznych odvetviach.
Chemická štruktúra PPS
Polyfenylénsulfid (PPS) ponúka vysokú teplotu rezistenciu, tuhosť a nepriehľadný vzhľad ako polokryštalický termoplastický.
Molekulárna štruktúra
Chrbtica PPS pozostáva z para-fenylénových jednotiek striedajúcich sa s sulfidovými väzbami. To dáva PPS jeho charakteristické vlastnosti.
Atómy síry tvoria jednotlivé kovalentné väzby medzi kruhmi benzénu. Pripojujú sa v konfigurácii ods. (1,4) a vytvárajú lineárny reťazec.
Kryštalická štruktúra
PPS tvorí semi-kryštalické štruktúry, čo prispieva k svojej tepelnej stabilite a chemickej rezistencii.
Ortorombická jednotka
Jednotková bunka PPS je ortorhombická s nasledujúcimi rozmermi:
A = 0,867 nm
B = 0,561 nm
C = 1,026 nm
Vypočítané teplo fúzie pre ideálny kryštál PPS je 112 J/g. Táto štruktúra poskytuje PPS jeho vysoký bod topenia 280 ° C.
Stupeň kryštalinity
Stupeň kryštalinity v PPS sa pohybuje od 30% do 45%. Závisí to od:
Vyššia kryštalinita sa zvyšuje:
Sila
Tuhosť
Chemický odpor
Tepelný odpor
Nižšia kryštalinita sa zlepšuje:
Nárazový odpor
Predĺženie
Môžete pripraviť amorfné a zosieťované PPS:
Zahrievanie nad teplotou topenia
Chladenie na 30 ° C pod bodom topenia
Držanie hodín vo vzduchu prítomnosť
Táto štruktúra poskytuje PPS vynikajúce vlastnosti, ako je vysoká teplota rezistencie a chemická inertnosť.
Typy PPS plast
PPS živica sa dodáva v rôznych formách, z ktorých každá má jedinečné vlastnosti prispôsobené konkrétnym aplikáciám.
Lineárny PPS
Má takmer dvojnásobok molekulovej hmotnosti bežných PPS
Vedie k vyššej húževnatosti, predĺženiu a nárazovej sile
Vyliečený PPS
Produkované zahrievaním pravidelných PPS v prítomnosti vzduchu (O2)
Vytvrdzovanie rozširuje molekulárne reťazce a vytvára niektoré vetvy
Zvyšuje molekulovú hmotnosť a poskytuje termosetové charakteristiky
Rozvetvené PPS
Má vyššiu molekulovú hmotnosť ako bežné PPS
Obsahuje rozšírené polymérne reťazce, ktoré sa rozvetvujú z chrbtice
Zlepšuje mechanické vlastnosti, húževnatosť a ťažnosť
Nasledujúca tabuľka porovnáva molekulovú hmotnosť rôznych typov PPS:
| typu PPS | Porovnanie molekulovej hmotnosti |
| Pravidelný PPS | Základná hodnota |
| Lineárny PPS | Takmer dvojitý pravidelný PPS |
| Vyliečený PPS | Zvýšil sa z bežných PPS v dôsledku rozšírenia reťazca a vetvenia |
| Rozvetvené PPS | Vyššie ako bežné PPS |
Molekulová hmotnosť PPS hrá rozhodujúcu úlohu pri určovaní jeho vlastností. Vyššia molekulová hmotnosť vo všeobecnosti vedie k:
Môže to však viesť aj k zvýšenej viskozite, vďaka čomu je spracovanie náročnejšie.
Vlastnosti pps (polyfenylénsulfid) plast
PLAS PPS vykazuje jedinečnú kombináciu vlastností, vďaka ktorým je vhodná pre rôzne aplikácie.
Mechanické vlastnosti
PPS sa môže pochváliť vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, vďaka čomu je ideálny pre náročné aplikácie.
Pevnosť v ťahu: S pevnosťou v ťahu 12 500 psi (86 MPa) môžu PPS vydržať významné zaťaženie bez zlomenia.
Rezistencia na náraz: Napriek jeho tuhosti má PPS nárazovú pevnosť IZOD 0,5 ft-lbs/in (27 J/m), čo jej umožňuje absorbovať náhle otrasy.
Ohybový modul elasticity: pri 600 000 psi (4,1 GPA), PPS účinne odoláva ohybovým silám, udržiavaním jeho tvaru a štrukturálnej integrity.
Dimenzionálna stabilita: PPS udržiava svoje rozmery aj v podmienkach vysokej teploty a vlhkosti, vďaka čomu je vhodná pre presné časti s prísnymi toleranciami.
Tepelné vlastnosti
PPS vyniká v tepelnej stabilite a rezistencii, čo je rozhodujúce pre aplikácie s vysokou teplotou.
Teplota teploty tepla: PPS vydrží teploty do 260 ° C (500 ° F) pri 1,8 MPa (264 psi) a 110 ° C (230 ° F) pri 8,0 MPa (1 160 psi).
Koeficient lineárnej tepelnej expanzie: PPS vykazuje minimálne rozmerové zmeny s teplotnými variáciami pri 4,0 x 10 ⁻⁵ v/in/° F (7,2 × 10⁻⁵ m/m/° C).
Maximálna kontinuálna prevádzková teplota: PP sa môže používať nepretržite vo vzduchu pri teplotách až do 220 ° C (428 ° F).
Chemický odpor
PPS je známy svojou výnimočnou chemickou odolnosťou, vďaka čomu je vhodný pre tvrdé prostredie.
Odolnosť proti vlhkosti: PPS zostáva vlhkosťou neovplyvnená, čo zabezpečuje trvanlivosť a spoľahlivosť vo vlhkých podmienkach.
Odolnosť voči rôznym chemikáliám: PP vydržia expozíciu agresívnym chemikáliám vrátane silných kyselín, báz, organických rozpúšťadiel, oxidačných činidiel a uhľovodíkov.
Elektrické vlastnosti
Vlastnosti elektrickej izolácie PPS ho robia vhodné pre elektronické aplikácie.
Vysoký objemový odpor: PPS udržiava vysoký izoláciu odporu aj v prostrediach s vysokou humlnicou, s objemovým odporom 10⊃1; ⁶ Ω · cm.
Dielektrická pevnosť: s dielektrickou pevnosťou 450 V/mil (18 kV/mm), PPS zaisťuje vynikajúcu izoláciu.
Ďalšie vlastnosti
PPS ponúka niekoľko ďalších požadovaných vlastností:
Odpor plameňa: Väčšina zlúčenín PPS prechádza štandardom UL94V-0 bez ďalších spomaľovačov horenia.
Vysoký modul po zosilnení: zosilnené stupne PPS vykazujú vysoký modul, čo zvyšuje mechanickú pevnosť.
Nízka absorpcia vody: Pri absorpcii vody iba 0,02% po 24 hodinách ponorenia je PPS ideálny pre aplikácie vyžadujúce minimálnu absorpciu vlhkosti.
Nasledujúca tabuľka sumarizuje kľúčové vlastnosti plastu PPS:
| nehnuteľnosti | Hodnota |
| Pevnosť v ťahu (ASTM D638) | 12 500 psi (86 MPa) |
| IZOD nárazová sila (ASTM D256) | 0,5 ft-lbs/in (27 J/m) |
| Ohybový modul (ASTM D790) | 600 000 psi (4,1 GPA) |
| Teplota vychýlenia tepla (ASTM D648) | 260 ° C) @ 264 psi |
| Koeficient lineárnej tepelnej expanzie | 4,0 × 10⁻⁵ in/in/° F |
| Maximálna nepretržitá teplota servisu | 220 ° C) |
| Objemový odpor (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ Ω · cm |
| Dielektrická pevnosť (ASTM D149) | 450 V/mil (18 kV/mm) |
| Absorpcia vody (ASTM D570, 24H) | 0,02% |
Tieto vlastnosti robia z PPS vynikajúcou voľbou pre aplikácie, ktoré požadujú vysokú výkonnosť, trvanlivosť a spoľahlivosť v náročných prostrediach.
Výrobný proces plastového PPS
Reakcia sulfidu sodného a dichlórbenzénu v polárnom rozpúšťadle za vzniku polyfenylénsulfidu (PPS)
Skoré inovácie vo výrobe PPS
Príbeh PPS sa začal v roku 1967 Edmonds a Hill v Philips Petroleum. Vyvinuli prvý komerčný proces pod značkou Ryton.
Kľúčové vlastnosti pôvodného procesu:
Produkovali PPS s nízkou molekulovou hmotnosťou
Ideálne na poťahové aplikácie
Požadované vytvrdzovanie pre lištové známky
Moderné výrobné techniky
Dnešná produkcia PPS sa výrazne vyvinula. Cieľom moderných procesov je:
Eliminujte fázu vytvrdzovania
Vyvíjať výrobky so zlepšenou mechanickou pevnosťou
Zvýšiť účinnosť a znížiť vplyv na životné prostredie
Chemická reakcia a syntéza
Výroba PPS zahŕňa šikovný kúsok chémie. Tu je základný recept:
Zmiešajte sulfid sodný a dichlórbenzén
Pridajte polárne rozpúšťadlo (napr. N-metylpyrolidón)
Zahrievajte na približne 250 ° C (480 ° F)
Sledujte, ako sa má mágia!
Proces vytvrdzovania a jeho účinky
Vytvrdenie je rozhodujúce pre formovanie PPS. Stáva sa to okolo bodu topenia s pomlčkou vzduchu.
Účinky vytvrdzovania:
Úloha polárnych rozpúšťadiel pri výrobe PPS
Polárne rozpúšťadlá sú neohrozenými hrdinami výroby PPS. Oni:
Uľahčiť reakciu medzi sulfidom sodným a dichlórbenzénom
Pomôžte ovládať molekulovú hmotnosť polyméru
Ovplyvniť konečné vlastnosti PPS
Používané bežné polárne rozpúšťadlá:
N-metylpyrolidón (NMP)
Difenylsulfón
Sulfolán
Každé rozpúšťadlo prináša na stranu PPS svoju vlastnú chuť, čo ovplyvňuje charakteristiky konečného produktu.
Aplikácie plastu polyfenylénsulfidu (PPS) v priemyselných odvetviach
PLP plasty sa nachádza v rôznych odvetviach v dôsledku jedinečnej kombinácie vlastností.
Automobilový a letecký
V sektoroch automobilového a leteckého apaceu sa PPS používa na komponenty vyžadujúce trvanlivosť, tepelnú odolnosť a chemickú stabilitu.
Komponenty motora: PPS sa používa v konektoroch, puzdrách a podložkách ťahu, kde je rozhodujúci odpor a mechanická pevnosť.
Časti palivového systému: Komponenty PPS sa používajú v palivových systémoch kvôli ich chemickému odporu a schopnosti odolávať vysokým teplotám.
Interiéry lietadiel: PPS sa nachádza v komponentoch potrubia lietadiel a vnútorných konzol, kde je jeho ľahká a odolná povaha výhodná.
Elektronika a elektrické komponenty
Elektrické izolačné vlastnosti PPS z neho robia ideálnu pre elektronické a elektrické aplikácie.
Konektory a izolátory: PPS sa používa v konektoroch a izolátoroch kvôli svojej vysokej dielektrickej pevnosti a tepelnej stabilite.
Obvodové dosky: PPS nájde použitie v doskách obvodov, podporuje miniaturizáciu a vysoký výkon.
Aplikácie mikroelektronických: PPS je vhodný pre mikroelektronické aplikácie a ponúka vynikajúcu rozmerovú stabilitu a izolačné vlastnosti.
Odvetvie chemického spracovania
Chemická odolnosť spoločnosti PPS je vhodná pre komponenty vystavené korozívnym chemikáliám.
Ventily a čerpadlá: PPS sa používa vo ventiloch, čerpadlách a prístrojoch v aplikáciách chemického spracovania, pretože odoláva agresívnym chemikáliám pri zvýšených teplotách.
Filtračné puzdrá: PPS sa používa vo filtračných krytoch, čím sa zabezpečuje trvanlivosť a chemický odpor vo filtračných systémoch.
Tesnenia a tesnenia: PPS je ideálny pre tesnenia a tesnenia v chemickom prostredí, ktorý poskytuje dlhodobý výkon a odolnosť proti degradácii.
Priemyselné vybavenie
PPS sa používa v priemyselnom zariadení pre svoj odpor opotrebenia a mechanickú pevnosť.
Prevody a ložiská: PPS sa používa v prevodových stupňoch, ložiskách a ďalších komponentoch odolných proti opotrebeniu, ktoré si vyžadujú vysokú mechanickú pevnosť a rozmerovú stabilitu.
Komponenty kompresora: PPS sa používa v lopatkach kompresorov, pretože ponúka vysokú pevnosť a trvanlivosť v náročných priemyselných aplikáciách.
Aplikácie odolné voči opotrebeniu: Komponenty PPS sa používajú v opotrebovacích pásmach a puzdroch, ktoré v priemyselných strojoch poskytujú nízky trenie a vysoký odpor opotrebenia.
Polovodičový priemysel
PPS nájde aplikáciu v polovodičovom priemysle z dôvodu jeho čistoty a izolačných vlastností.
Komponenty polovodičových strojov: PPS sa používa v konektoroch, kontaktných koľajniciach, tepelných štítoch a kontaktných tlakových diskoch vo výrobnom zariadení polovodičov.
Špeciálne známky pre polovodičové aplikácie: Špeciálne stupne PPS, ako sú Tecatron SE a SX, sú určené pre polovodičové aplikácie, ktoré ponúka vysokú čistotu a vylepšené vlastnosti.
Strojárstvo
PPS sa používa v rôznych aplikáciách strojného inžinierstva.
Časti kompresora a čerpadla: PPS sa používa v kompresoroch a komponentoch čerpadla kvôli jeho chemickému odporu a mechanickej pevnosti.
Sprievodcovia reťazami a základné dosky: PPS nájdete v reťazových vodičoch a základných doskách, ktoré poskytujú odolnosť proti opotrebeniu a rozmerovú stabilitu.
Iné priemyselné odvetvia
PLAS PPS sa používa v niekoľkých ďalších odvetviach:
Textilné stroje: Komponenty PPS sa používajú pri farbení, tlači a spracovateľskom zariadení, ktoré ponúka trvanlivosť a chemický odpor.
Lekárske pomôcky: PPS sa používa v častiach chirurgických prístrojov kvôli svojej chemickej rezistencii a schopnosti odolávať procesom sterilizácie.
Ropné a plynové vybavenie: PPS sa používa v zariadeniach, tesneniach a konektoroch, kde je nevyhnutný jeho chemický odpor a stabilita s vysokou teplotou.
Nasledujúca tabuľka sumarizuje kľúčové aplikácie plastu PPS v rôznych odvetviach:
| priemyselné | aplikácie |
| Automobilový a letecký | Komponenty motora, časti palivového systému, interiéry lietadla |
| Elektronika | Konektory, izolátory, obvodové dosky, mikroelektronika |
| Chemické spracovanie | Ventily, čerpadlá, kryty filtra, tesnenia, tesnenia |
| Priemyselné vybavenie | Prevodové stupne, ložiská, kompresorové komponenty, časti odolné voči opotrebeniu |
| Polovodič | Machinery komponenty, špeciálne známky pre výrobu polovodičov |
| Strojárstvo | Časti kompresora a čerpadla, vodiace reťazce, základné dosky |
| Textil | Farbenie a tlačiareň, spracovateľské stroje |
| Lekársky | Chirurgické prístrojové diely |
| Ropa | Zariadenie, tesnenia, konektory |
Optimalizácia vlastností materiálu polyfenylénsulfid (PPS)
Na zlepšenie vlastností plastu PPS sa môžu použiť rôzne prísady a výstuže.
Prísady a posilnenie
Zosilnenie sklenenej vlákna
Sklenené vlákna zvyšujú pevnosť v ťahu, ohybový modul a rozmerovú stabilitu PPS.
Robia PPS vhodné pre aplikácie vyžadujúce vysokú mechanickú pevnosť.
Štandardné zlúčeniny ako PPS-GF40 a PPS-GF MD 65 majú významný trhový podiel.
Výstuž uhlíkových vlákien
Prísady PTFE
Nanočastice a nanokompozity
Nanokompozity založené na PPS sa môžu pripraviť pomocou uhlíkových nanovlákn (napr. Expandovaný grafit, uhlíkové nanotrubice) alebo anorganických nanočastíc.
Nanofillery sa pridávajú predovšetkým do PPS, aby sa zlepšili jeho mechanické vlastnosti.
Väčšina nanokompozitov PPS bola pripravená zmiešaním taveniny v dôsledku nerozpustnosti PPS v bežných organických rozpúšťadlách.
Nasledujúca tabuľka porovnáva vlastnosti neobsadených, sklenených a sklenených PPS plnených PPS:
| vlastnosť (jednotka) | nevyplnené | sklenené (40%) | naplnené sklenené minerálne* |
| Hustota (kg/l) | 1.35 | 1.66 | 1,90 - 2,05 |
| Pevnosť v ťahu (MPA) | 65-85 | 190 | 110-130 |
| Predĺženie pri prestávke (%) | 6-8 | 1.9 | 1,0-1.3 |
| Ohybový modul (MPA) | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| Ohybová sila (MPA) | 100-130 | 290 | 180-220 |
| IZOD vopred nárazová sila (KJ/M⊃2;) | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1,8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*V závislosti od pomeru výplne skla/minerálny
Konkrétne prísady na vylepšenie nehnuteľností
Konkrétne prísady sa môžu použiť na zacielenie a zlepšenie konkrétnych vlastností PPS:
Alkalické kovové kremičitany na kontrolu viskozity
Chlorid vápenatého na zvýšenie molekulovej hmotnosti
Blokujú kopolyméry na zlepšenie odolnosti proti nárazu
Estery kyseliny sulfónovej na zvýšenie rýchlosti kryštalizácie
Nasledujúca tabuľka sumarizuje prísady používané na konkrétne vylepšenia nehnuteľností:
| Požiadavka nehnuteľnosti | Vhodné prísady |
| Nízky prietok taveniny, vysoká viskozita | Alkalické kovové kremičitany, alkalické kovové sírany, aminokyseliny, oligoméry silyl éteru |
| Zvýšená molekulová hmotnosť | Chlorid vápenatý pridaný počas polymerizácie |
| Zlepšená odolnosť proti nárazu | Zahrnutie blokových kopolymérov do počiatočnej reakcie |
| Zvýšená miera kryštalizácie | Estery kyseliny sulfónovej spolu s jadrovým činidlom |
| Zvýšená tepelná stabilita, nízka teplota kryštalizácie | Alkalický kov alebo alkalický kovový dithonát |
Techniky spracovania pre PPS plast
PPS živice sa môžu spracovať pomocou rôznych techník vrátane vstrekovania, vytláčania, vyfukovania a obrábania.
Vstrekovanie
Vstrekovanie je bežnou metódou spracovania PPS, ktorá ponúka vysokú produktivitu a presnosť.
Vytláčanie
PP sa môže extrudovať do rôznych tvarov, ako sú vlákna, filmy, prúty a dosky.
Vyfukovanie
PPS je možné spracovať pomocou fúkaných formovacích techník.
Rozsahy a úvahy
Odporúčaný teplotný rozsah spracovania na lištu PPS je 300-350 ° C.
Na vyplnené stupne PPS môžu byť potrebné vyššie teploty, aby sa predišlo opotrebeniu zariadenia.
Obrábanie PPS
PPS je vysoko strojovo schopný, čo umožňuje presnú a zložitú výrobu dielov.
Dôležitosť predbežného sucha pri spracovaní
Predbežné sušenie PPS je rozhodujúce pre dosiahnutie optimálnych výsledkov spracovania.
Nasledujúca tabuľka sumarizuje techniky spracovania a ich kľúčové úvahy:
| technika spracovania | Kľúčové úvahy |
| Vstrekovanie | Predbežné suché, teplotné a tlakové nastavenia, tesnosť plesní |
| Vytláčanie | Podmienky sušenia, regulácia teploty, výroba vlákniny a filmu |
| Vyfukovanie | Teplotné rozsahy, úvahy o vyplnených stupňoch |
| Obrábanie | Výber chladiacej kvapaliny, proces žíhania, dosiahnutie presnosti |
Pochopením a optimalizáciou týchto techník spracovania môžu výrobcovia produkovať vysoko kvalitné časti PPS a komponenty pre rôzne aplikácie.
Úvahy o návrhu pre aplikácie PPS
Pri navrhovaní s PPS plastom je potrebné zvážiť niekoľko faktorov, aby sa zabezpečila optimálny výkon a nákladová efektívnosť.
Výber PPS pre konkrétne aplikácie
Výber PPS pre konkrétnu aplikáciu si vyžaduje dôkladné vyhodnotenie jej jedinečných vlastností.
OBROBENIE A ZOBRAZENIA A SKÚŠOBNÍCTVO
PP môže byť opracovaný na zatvorenie tolerancií, vďaka čomu je vhodný pre zložité, presné časti.
Ovrobenie môže spôsobiť povrchové praskanie a vnútorné napätia v PPS.
Tieto problémy sa dajú zmierniť žíhaním a použitím vhodných chladičov.
Na dosiahnutie vysokokvalitných povrchových povrchových povrchov sa odporúčajú nearometické, vo vode.
Dimenzionálna stabilita pri teplotách
PPS udržiava vynikajúcu rozmerovú stabilitu v rôznych teplotách.
Úvahy o nákladoch v porovnaní s alternatívnymi materiálmi
Aj keď PPS ponúka vynikajúci výkon, je drahší ako mnoho štandardných inžinierskych plastov.
Dizajnéri by mali vyhodnotiť pomer nákladov a prínosov pri používaní PPS.
Alternatívne materiály, ako napríklad Peek, sa môžu považovať za menej náročné aplikácie.
Unikátna kombinácia vlastností PPS však často odôvodňuje svoje vyššie náklady v konkrétnych aplikáciách.
Úvahy o životnom prostredí a bezpečnosti
PPS sa všeobecne považuje za bezpečné a netoxické, ale musia sa dodržiavať správne manipulácie a bezpečnostné protokoly.
PPS môže predstavovať riziká pre ľudské zdravie a životné prostredie, ak sa s nimi správne nezaoberáte, alebo sa nepoužíva nevhodne.
Na minimalizáciu rizík by sa mali dodržiavať správne bezpečnostné protokoly a usmernenia.
PPS má zlý UV odpor, vďaka čomu je nevhodný pre vonkajšie aplikácie bez ochranných povlakov.
Nasledujúca tabuľka sumarizuje kľúčové úvahy o návrhu pre aplikácie PPS:
| Dizajn | Kľúčové body |
| Výber PPS pre konkrétne aplikácie | Chemický odpor, stabilita s vysokou teplotou, rozmerová stabilita |
| Obrábanie a dokončenie | Žíhanie, vhodné chladivá, praskanie povrchu a zmiernenie vnútorného napätia |
| Dimenzionálna stabilita pri teplotách | Minimálne rozmerové zmeny, spoľahlivý výkon v rôznych podmienkach |
| Úvahy o nákladoch | Vyššie náklady ako štandardné plasty, hodnotenie nákladov a prínosov, alternatívne materiály |
| Životné prostredie | Všeobecne bezpečné, správne manipulácie a bezpečnostné protokoly, zlý UV odpor |
Záver
PPS Plastic ponúka výnimočnú všestrannosť a vysoký výkon, vďaka čomu je ideálny pre náročné aplikácie. Jeho chemická odolnosť, tepelná stabilita a mechanická pevnosť zabezpečujú spoľahlivosť v priemyselných odvetviach.
Pochopenie modifikácií PPS, metód spracovania a návrhu pokynov je rozhodujúce pre maximalizáciu jeho potenciálu. Pri správnej aplikácii PPS vytvára trvanlivé výrobky v automobilovom priemysle, letectve, elektronike a ďalších.
Tipy: Možno vás zaujíma všetky plasty
