PPS eller polyfenylensulfid utvecklades först på 1960-talet som en högpresterande polymer. Det överbryggar klyftan mellan standardplast och avancerade material och erbjuder unika egenskaper som gör det viktigt i olika branscher.
I det här inlägget utforskar vi PPS: s unika egenskaper, olika applikationer, hur bearbetning och varför det blir nödvändigt i olika branscher.
Kemisk struktur av PPS
Polyfenylensulfid (PPS) erbjuder motstånd med högt temperatur, styvhet och ett ogenomskinligt utseende som en halvkristallin termoplast.
Molekylstruktur
Ryggraden i PPS består av para-fenylenenheter som växlar med sulfidbindningar. Detta ger PPS sina karakteristiska egenskaper.
Svavelatomer bildar enstaka kovalenta bindningar mellan bensenringar. De ansluter i en para (1,4) -konfiguration och skapar en linjär kedja.
Kristallstruktur
PPS bildar halvkristallina strukturer och bidrar till dess termiska stabilitet och kemisk resistens.
Ortorhombisk enhetscell
Enhetscellen för PPS är orthorhombic, med följande dimensioner:
a = 0,867 nm
B = 0,561 nm
c = 1,026 nm
Den beräknade fusionsvärmen för en idealisk PPS -kristall är 112 J/g. Denna struktur ger PPS sin höga smältpunkt på 280 ° C.
Kristallinitetsgrad
Graden av kristallinitet i PPS sträcker sig från 30% till 45%. Det beror på:
Högre kristallinitet ökar:
Styrka
Styvhet
Kemisk motstånd
Värmemotstånd
Lägre kristallinitet förbättras:
Du kan förbereda amorfa och tvärbundna pps av:
Uppvärmning över smältningstemperaturen
Kylning till 30 ° C under smältpunkten
Håller i timmar i luft närvaro
Denna struktur ger PPS utmärkta egenskaper som hög temperaturresistens och kemisk inerthet.
Typer av PPS -plast
PPS -harts finns i olika former, var och en med unika egenskaper skräddarsydda för specifika applikationer.
Linjär PPS
Har nästan dubbelt så mycket som molekylvikten för vanliga PPS
Resulterar i högre hållfasthet, förlängning och slaghållfasthet
Kappade pps
Produceras genom att värma regelbundna PPS i närvaro av luft (O2)
Curing utvidgar molekylkedjor och skapar vissa grenar
Förbättrar molekylvikten och ger termosetliknande egenskaper
Grenad PPS
Har en högre molekylvikt än vanliga PPS
Funktioner utökade polymerkedjor som grenar från ryggraden
Förbättrar mekaniska egenskaper, uthållighet och duktilitet
Tabellen nedan jämför molekylvikten för olika PPS -typer:
| PPS -typ | Molekylvikt jämförelse |
| Vanlig PPS | Baslinje |
| Linjär PPS | Nästan dubbla vanliga PPS |
| Kappade pps | Ökade från regelbundna PPS på grund av kedjeförlängning och förgrening |
| Grenad PPS | Högre än vanliga PPS |
PP: s molekylvikt spelar en avgörande roll för att bestämma dess egenskaper. Högre molekylvikt leder i allmänhet till:
Det kan emellertid också resultera i ökad viskositet, vilket gör behandlingen mer utmanande.
PPS -egenskaper (polyfenylensulfid) plast
PPS -plast uppvisar en unik kombination av egenskaper som gör den lämplig för olika applikationer.
Mekaniska egenskaper
PPS har enastående mekaniska egenskaper, vilket gör det idealiskt för krävande applikationer.
Draghållfasthet: Med en draghållfasthet på 12 500 psi (86 MPa) kan PPS tåla betydande belastningar utan att bryta.
Påverkningsmotstånd: Trots dess styvhet har PPS en IZOD-slaghållfasthet på 0,5 ft-lbs/in (27 j/m), vilket gör att den kan absorbera plötsliga chocker.
Böjningsmodul för elasticitet: Vid 600 000 PSI (4,1 GPa) motstår PPS effektivt böjkrafter och bibehåller sin form och strukturella integritet.
Dimensionell stabilitet: PPS upprätthåller sina dimensioner även under höga temperatur- och fuktförhållanden, vilket gör den lämplig för precisionsdelar med snäva toleranser.
Termiska egenskaper
PPS utmärker sig i termisk stabilitet och motstånd, avgörande för högtemperaturapplikationer.
Värmeavböjningstemperatur: PP: er tål temperaturer upp till 260 ° C (500 ° F) vid 1,8 MPa (264 psi) och 110 ° C (230 ° F) vid 8,0 MPa (1,160 psi).
Koefficient för linjär termisk expansion: PPS visar minimala dimensionella förändringar med temperaturvariationer vid 4,0 × 10⁻⁵ i/° F (7,2 × 10⁻⁵ m/m/° C).
Maximal kontinuerlig servicetemperatur: PPS kan användas kontinuerligt i luft vid temperaturer upp till 220 ° C (428 ° F).
Kemisk motstånd
PPS är känd för sin exceptionella kemiska resistens, vilket gör det lämpligt för hårda miljöer.
Motstånd mot fukt: PPS förblir opåverkad av fukt, vilket säkerställer hållbarhet och tillförlitlighet under fuktiga förhållanden.
Resistens mot olika kemikalier: PP: er tål exponering för aggressiva kemikalier, inklusive starka syror, baser, organiska lösningsmedel, oxiderande medel och kolväten.
Elektriska egenskaper
PPS: s elektriska isoleringsegenskaper gör det lämpligt för elektroniska applikationer.
Hög volymresistivitet: PP: er upprätthåller hög isoleringsmotstånd även i miljöer med hög fuktighet, med en volymresistivitet på 10⊃1; ⁶ ω · cm.
Dielektrisk styrka: Med en dielektrisk styrka av 450 V/mil (18 kV/mm) säkerställer PPS utmärkt isolering.
Ytterligare egenskaper
PPS erbjuder flera andra önskvärda egenskaper:
Flammotstånd: De flesta PPS-föreningar passerar UL94V-0-standarden utan ytterligare flamskyddsmedel.
Hög modul Vid förstärkning: Förstärkta PPS -kvaliteter uppvisar en hög modul, vilket förbättrar mekanisk styrka.
Låg vattenabsorption: Med en vattenabsorption på bara 0,02% efter 24 timmars nedsänkning är PPS idealisk för applikationer som kräver minimal fuktupptag.
Följande tabell sammanfattar de viktigaste egenskaperna för PPS -plast
| Fastighetsvärde | : |
| Draghållfasthet (ASTM D638) | 12 500 psi (86 MPa) |
| IZOD Impact Strength (ASTM D256) | 0,5 ft-lbs/in (27 j/m) |
| Böjmodul (ASTM D790) | 600 000 psi (4,1 GPA) |
| Värmeavböjningstemperatur (ASTM D648) | 500 ° F (260 @ 264 psi |
| Linjär värmekoefficient | 4,0 × 10⁻⁵ i/i/° F |
| Maximal kontinuerlig servicetemperatur | 428 ° F (220 ° C) |
| Volymmotivitet (ASTM D257) | 10⊃1; ⁶ ω · cm |
| Dielektrisk styrka (ASTM D149) | 450 V/mil (18 kV/mm) |
| Vattenabsorption (ASTM D570, 24 timmar) | 0,02% |
Dessa egenskaper gör PPS till ett utmärkt val för applikationer som kräver hög prestanda, hållbarhet och tillförlitlighet i utmanande miljöer.
Tillverkningsprocess av PPS -plast
Reaktionen av natriumsulfid och diklorbensen i ett polärt lösningsmedel för att producera polyfenylensulfid (PPS)
Tidiga innovationer inom PPS -produktion
PPS -berättelsen började 1967 med Edmonds och Hill på Philips Petroleum. De utvecklade den första kommersiella processen under varumärket Ryton.
Viktiga funktioner i den ursprungliga processen:
Producerade PPS med låg molekylvikt
Perfekt för beläggningsapplikationer
Obligatorisk härdning för gjutkvaliteter
Modern tillverkningstekniker
Dagens PPS -produktion har utvecklats avsevärt. Moderna processer strävar efter att:
Eliminera härdningssteget
Utveckla produkter med förbättrad mekanisk styrka
Öka effektiviteten och minska miljöpåverkan
Kemisk reaktion och syntes
PPS -produktion innebär en smart bit kemi. Här är det grundläggande receptet:
Blanda natriumsulfid och diklorbensen
Lägg till ett polärt lösningsmedel (t.ex. N-metylpyrrolidon)
Värm till cirka 250 ° C (480 ° F)
Se magin hända!
Härdningsprocessen och dess effekter
Härdning är avgörande för form av formning av klass. Det händer runt smältpunkten med en streck luft.
Effekter av härdning:
Polars lösningsmedel i PPS -produktion
Polära lösningsmedel är de osungna hjältarna från PPS -produktionen. De:
Underlätta reaktionen mellan natriumsulfid och diklorbensen
Hjälpa till att kontrollera polymerens molekylvikt
Påverka de slutliga egenskaperna för PPS
Vanliga polära lösningsmedel som används:
N-metylpyrrolidon (NMP)
Difenylsulfon
Sulfolan
Varje lösningsmedel ger sin egen smak till PPS -partiet och påverkar slutproduktens egenskaper.
Tillämpningar av polyfenylensulfid (PPS) plast över branscher
PPS -plastfynd använder i olika branscher på grund av dess unika kombination av egenskaper.
Bil- och rymd- och rymd-
I bil- och rymdsektorerna används PPS för komponenter som kräver hållbarhet, värmebeständighet och kemisk stabilitet.
Motorkomponenter: PPS används i kontakter, höljen och trycktvättarna, där dess högtemperaturmotstånd och mekaniska styrka är avgörande.
Bränslesystemdelar: PPS -komponenter används i bränslesystem på grund av deras kemiska motstånd och förmåga att motstå höga temperaturer.
Flygplan interiörer: PPS finns i flygplanskanalskomponenter och inre konsoler, där dess lätta och hållbara natur är fördelaktig.
Elektronik och elektriska komponenter
PPS: s elektriska isoleringsegenskaper gör det idealiskt för elektroniska och elektriska tillämpningar.
Kontakter och isolatorer: PPS används i kontakter och isolatorer på grund av dess höga dielektriska styrka och termiska stabilitet.
Kretsbrädor: PPS hittar användning i kretskort, stöd för miniatyrisering och hög prestanda.
Mikroelektronikapplikationer: PPS är lämplig för mikroelektronikapplikationer, vilket erbjuder utmärkt dimensionell stabilitet och isoleringsegenskaper.
Kemisk bearbetningsindustri
PPS: s kemiska resistens gör det lämpligt för komponenter exponerade för frätande kemikalier.
Ventiler och pumpar: PPS används i ventiler, pumpar och beslag i kemiska bearbetningsapplikationer eftersom det tål aggressiva kemikalier vid förhöjda temperaturer.
Filterhus: PPS används i filterhus, vilket säkerställer hållbarhet och kemisk resistens i filtreringssystem.
Tätningar och packningar: PPS är idealisk för tätningar och packningar i kemiska miljöer, vilket ger långvarig prestanda och motstånd mot nedbrytning.
Industriutrustning
PPS används i industriell utrustning för sin slitmotstånd och mekaniska styrka.
Växlar och lager: PPS används i växlar, lager och andra slitstarka komponenter som kräver hög mekanisk styrka och dimensionell stabilitet.
Kompressorkomponenter: PPS används i kompressorskovlar eftersom det erbjuder hög styrka och hållbarhet i krävande industriella tillämpningar.
Slitresistenta applikationer: PPS-komponenter används i slitband och bussningar, vilket ger låg friktion och hög slitmotstånd i industrimaskiner.
Halvledarindustri
PPS finner tillämpning i halvledarindustrin på grund av dess renhet och isoleringsegenskaper.
Halvledarmaskinerkomponenter: PPS används i kontakter, kontaktskenor, värmesköldar och kontakttrycksskivor i halvledarproduktionsutrustning.
Särskilda betyg för halvledarapplikationer: Specialitet PPS -betyg som Tecatron SE och SX är utformade för halvledarapplikationer, vilket erbjuder hög renhet och förbättrade egenskaper.
Maskinteknik
PPS används i olika maskintekniska applikationer.
Kompressor- och pumpdelar: PPS används i kompressor- och pumpkomponenter på grund av dess kemiska resistens och mekaniska styrka.
Kedjeguider och basplattor: PPS hittar användning i kedjeguider och basplattor, vilket ger slitstyrka och dimensionell stabilitet.
Andra branscher
PPS -plast används i flera andra branscher:
Textilmaskiner: PPS -komponenter används vid färgning, tryckning och bearbetningsutrustning, vilket erbjuder hållbarhet och kemisk resistens.
Medicinsk utrustning: PPS används i kirurgiska instrumentdelar på grund av dess kemiska resistens och förmåga att motstå steriliseringsprocesser.
Olje- och gasutrustning: PPS används i hålutrustning, tätningar och kontakter, där dess kemiska motstånd och hög temperaturstabilitet är väsentliga.
Följande tabell sammanfattar de viktigaste tillämpningarna för PPS -plast i olika branscher
| Branschapplikationer | : |
| Bil- och rymd- och rymd- | Motorkomponenter, bränslesystemdelar, flygplan interiörer |
| Elektronik | Kontakter, isolatorer, kretskort, mikroelektronik |
| Kemisk bearbetning | Ventiler, pumpar, filterhus, tätningar, packningar |
| Industriutrustning | Växlar, lager, kompressorkomponenter, slitstödda delar |
| Halvledare | Maskinkomponenter, specialgrader för halvledarproduktion |
| Maskinteknik | Kompressor och pumpdelar, kedjeguider, basplattor |
| Textil | Färgning och tryckutrustning, bearbetningsmaskiner |
| Medicinsk | Kirurgiska instrumentdelar |
| Olje och gas | Hålsutrustning, tätningar, kontakter |
Polyfenylensulfid (PPS) Materialegenskaper Optimering
Olika tillsatser och förstärkningar kan användas för att förbättra egenskaperna hos PPS -plast.
Tillsatser och förstärkningar
Följande tabell jämför egenskaperna för ofyllda, glasförstärkta och glasminerfyllda PPS:
| Egenskap (enhet) | ofylld | glasförstärkt (40%) | glasmineralt fylld* |
| Densitet (kg/l) | 1.35 | 1.66 | 1,90 - 2,05 |
| Draghållfasthet (MPA) | 65-85 | 190 | 110-130 |
| Förlängning vid paus (%) | 6-8 | 1.9 | 1.0-1.3 |
| Böjmodul (MPA) | 3800 | 14000 | 16000-19000 |
| Böjlighet (MPA) | 100-130 | 290 | 180-220 |
| Izod notched styrkan (KJ/M⊃2;) | - | 11 | 5-6 |
| HDT/A @ 1,8 MPa (° C) | 110 | 270 | 270 |
*Beroende på glas/mineralfyllningsförhållandet
Specifika tillsatser för fastighetsförbättring
Specifika tillsatser kan användas för att rikta in sig på och förbättra särskilda egenskaper för PP: er:
Alkalimetallikat för viskositetskontroll
Kalciumklorid för ökning av molekylvikten
Blockera sampolymerer för förbättring av stötresistens
Sulfonsyraestrar för kristallisationshastighetsförbättring
Följande tabell sammanfattar de tillsatser som används för specifika fastighetsförbättringar:
| Fastighetskrav | Lämpliga tillsatser |
| Lågt smältflöde, hög viskositet | Alkali metallsilikater, alkalimetallsulfiter, aminosyror, oligomerer av en silyleter |
| Ökad molekylvikt | Kalciumklorid tillsatt under polymerisation |
| Förbättrad slagmotstånd | Inkludering av blocksampolymerer i den första reaktionen |
| Ökad kristallisationshastighet | Sulfonsyraestrar tillsammans med ett kärnkraftsmedel |
| Ökad värmestabilitet, låg kristallisationstemperatur | Alkalimetall eller alkali jordmetalldionat |
Bearbetningstekniker för PPS -plast
PPS -hartser kan bearbetas med olika tekniker, inklusive formsprutning, extrudering, blåsgjutning och bearbetning.
Formsprutning
Injektionsmålning är en vanlig bearbetningsmetod för PPS, som erbjuder hög produktivitet och precision.
Extrudering
PPS kan extruderas i olika former, såsom fibrer, filmer, stavar och plattor.
Blåsform
PPS kan behandlas med hjälp av blåsgjutningstekniker.
Bearbetning av PPS
PPS är mycket bearbetbar, vilket möjliggör exakt och komplex delstillverkning.
Betydelsen av företorkning vid bearbetning
PPS-företorkning är avgörande för att uppnå optimala behandlingsresultat.
Följande tabell sammanfattar behandlingsteknikerna och deras viktigaste överväganden:
| Bearbetningsteknik | Nyckelhänsyn |
| Formsprutning | Förtorkning, temperatur- och tryckinställningar, mögeltäthet |
| Extrudering | Torkförhållanden, temperaturkontroll, fiber- och filmproduktion |
| Blåsform | Temperaturintervall, överväganden för fyllda betyg |
| Bearbetning | Kylvätska, glödgningsprocess, uppnå precision |
Genom att förstå och optimera dessa bearbetningstekniker kan tillverkare producera PPS-delar och komponenter av hög kvalitet för olika applikationer.
Designöverväganden för PPS -applikationer
Vid utformning med PPS-plast måste flera faktorer beaktas för att säkerställa optimal prestanda och kostnadseffektivitet.
Välja PPS för specifika applikationer
Att välja PPS för en specifik applikation kräver noggrann utvärdering av dess unika egenskaper.
Kemisk motstånd
PPS: s resistens mot aggressiva kemikalier gör det lämpligt för tillämpningar inom kemisk bearbetning och industriell utrustning.
Den tål exponering för starka syror, baser, organiska lösningsmedel, oxidationsmedel och kolväten.
Högtemperaturstabilitet
Dimensionell stabilitet
Bearbetning och efterbehandlingsöverväganden
PPS kan bearbetas för att stänga toleranser, vilket gör det lämpligt för komplexa, precisionsdelar.
Bearbetning kan orsaka ytsprickor och inre spänningar i PPS.
Dessa problem kan mildras genom glödgning och användning av lämpliga kylvätska.
Icke-aromatiska, vattenlösliga kylmedel, såsom trycksatt luft och spray-dimma, rekommenderas för att uppnå ytbehandlingar av hög kvalitet.
Dimensionell stabilitet över temperaturen
PPS upprätthåller utmärkt dimensionell stabilitet över olika temperaturer.
Kostnadsöverväganden jämfört med alternativa material
Medan PPS erbjuder utmärkt prestanda är det dyrare än många standardtekniska plast.
Formgivare bör utvärdera kostnads-nyttoförhållandet att använda PPS.
Alternativa material, såsom Peek, kan övervägas för mindre krävande applikationer.
PPS: s unika kombination av fastigheter motiverar emellertid ofta dess högre kostnad i specifika applikationer.
Miljö- och säkerhetshänsyn
PPS anses vanligtvis vara säkert och giftigt, men korrekt hanterings- och säkerhetsprotokoll måste följas.
PPS kan utgöra risker för människors hälsa och miljön om de inte hanteras korrekt eller används på ett olämpligt sätt.
Korrekt säkerhetsprotokoll och riktlinjer bör följas för att minimera riskerna.
PPS har dålig UV -motstånd, vilket gör det olämpligt för utomhusapplikationer utan skyddsbeläggningar.
Följande tabell sammanfattar de viktigaste designhänsynen för PPS -applikationer:
| Designhänsyn | Nyckelpunkter |
| Välja PPS för specifika applikationer | Kemisk resistens, hög temperaturstabilitet, dimensionell stabilitet |
| Bearbetning och efterbehandling | Glödgning, lämpliga kylmedel, ytsprickor och inre stressreducering |
| Dimensionell stabilitet över temperaturen | Minimala dimensionella förändringar, tillförlitlig prestanda under olika förhållanden |
| Kostnadsöverväganden | Högre kostnad än standardplast, utvärdering av kostnadsfördelar, alternativa material |
| Miljö och säkerhet | Generellt säkra, korrekt hanterings- och säkerhetsprotokoll, dåligt UV -motstånd |
Slutsats
PPS -plast erbjuder exceptionell mångsidighet och hög prestanda, vilket gör den idealisk för krävande applikationer. Dess kemiska motstånd, termisk stabilitet och mekanisk styrka säkerställer tillförlitlighet mellan industrier.
Att förstå PPS: s modifieringar, bearbetningsmetoder och designriktlinjer är avgörande för att maximera dess potential. Med korrekt tillämpning skapar PPS hållbara produkter inom fordon, flyg-, elektronik och mer.
Tips: Du kanske är intresserad av all plast
