聚苯硫醚(PPS)是最简单的含硫芳香族聚合物,也是性价比最高的工程塑料之一

聚苯硫醚PPS)以其独特的性能组合在众多材料中脱颖而出,这种高性能工程塑料不仅在耐高温、耐化学腐蚀和机械性能方面表现出色,还在多个领域展现出了独特的应用价值。


聚苯硫醚(PPS)材料的基本特性


聚苯硫醚 (PPS) 树脂又称为聚亚苯基醚、聚亚苯基硫醚,它是苯环在对位上与硫原子相连而构成的大分子线型刚性结构。


PPS 板材棒材和管材在加工和使用时都具有很高的尺寸稳定性,因此成为公差精密的复杂部件的理想材料,除此之外,PPS 塑料还具有出色的机械性能、固有的电气绝缘性、高耐热性和耐火焰性。


PPS 塑料通常用作 PEEK 的低成本替代材料,在要求部件具有出色承载能力和耐磨性能,并且需要接触腐蚀性化学品和高温的应用中具有出色表现。


PPS 是迄今为止世界上性价比最高的特种工程塑料,已成为特种工程塑料的第一大品种,在通用工程塑料的排行中,PPS 排在聚碳酸酯、聚酯、聚甲醛、尼龙和聚苯醚之后,产量居第 6 位。


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聚苯硫醚的发展历史


聚苯硫醚(PPS)的发展历程可以追溯到19世纪。早在1888年,Freidel和Craft就确认了PPS的存在。然而,PPS的工业化生产合成路线是在20世纪60年代才正式确立并发展起来的。


1968年,美国菲利普斯石油公司(Phillips Petroleum Company)成功开发了以对二氯苯和硫化钠为原料,在极性有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行溶液缩聚合成PPS的方法,并申请了专利。1973年,菲利普斯石油公司在德克萨斯的工厂开始商业化生产PPS,商品名为Ryton® PPS”


菲利普斯石油公司的专利到期后(1985年),日本公司纷纷进入PPS市场,东丽公司、东洋纺公司和吴羽公司等相继开发了PPS纤维,进一步推动了PPS的市场发展。此后,PPS的合成生产技术逐渐成熟,全球范围内更多企业开始涉足PPS生产。

中国对PPS的研究始于20世纪70年代,最初在四川大学、天津合成材料研究所等单位开展。到20世纪90年代,中国已有多家企业开始PPS的中试生产和初步应用开发。近年来,随着国内企业技术的不断进步,中国PPS产业逐渐发展壮大,形成了完整的产业链,从上游原材料供应到下游的广泛应用。目前,中国已成为全球PPS市场的重要参与者。


聚苯硫醚的独特之处有哪些?


聚苯硫醚的分子结构上由对二氯苯硫化钠极性溶剂中聚合而成,分子主链由苯环和硫原子交替排列,这种结构赋予了PPS高度的结晶度规整性


这种结构带来的直接好处是PPS具有极高的耐热性,其熔点可达275℃至291℃,长期使用温度可达200℃至240℃,即使在700℃的空气中也能保持40%的重量,在400℃~500℃热空气以及氮气中仍保持稳定,交联后可短时耐600℃高温,可在350℃上长期使用。

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它几乎不受任何有机溶剂的影响,能够抵抗强酸和碱的侵蚀,其耐腐蚀性几乎与聚四氟乙烯相当。这种特性使得PPS在化工领域大放异彩,例如用于制造化工管道、阀门和反应釜等设备。在新能源汽车领域,PPS也被用于制造电池防爆盖的极柱垫片,这些垫片需要耐受电池液的腐蚀。


PPS具有极高的刚性和表面硬度,即使在高湿条件下,其刚性也极少下降。此外,PPS还具有优良的耐蠕变性和耐疲劳性,这意味着它可以在长期使用中保持稳定的性能。


PPS的吸水率仅为0.008%,这意味着PPS在潮湿环境中也能保持尺寸稳定性。这种特性使得PPS成为制造精密电子元件和化工设备的理想材料,因为这些应用场合对材料的尺寸精度要求极高。


它在高温和高湿条件下仍能保持稳定的体积电阻率和介电常数。这种稳定的电性能使得PPS在电子电气领域广泛应用,例如在微型开关、电容器和光纤连接器等精密部件中。


PPS的加工性能优秀


它可以采用注塑成型、挤出成型、吹塑成型和压制成型等多种加工方法。这种多样化的加工方式使得PPS能够满足不同形状和尺寸的制品需求,进一步拓展了其应用范围。

PPS/PTFE、PPS/PA、PPS/PPO等合金已商品化。PPS与PA6、PA66、PA12等共混可制得相容性较好的合金,极大地改善了PPS的脆性而得到高韧性合金。


PPS/PTFE合金改善了PPS的脆性、润滑性和耐腐蚀性,合金主要用于防粘、耐磨部件及传动件,如轴承等。因其无毒,其不粘涂层已得到美国食品和药物管理局(FDA)、美国卫生设备基金会(NSF)认可,用作不粘锅、饮水配管的部件。


PPS的独特性能使其成为许多领域的首选材料

随着科技的不断进步,PPS 的应用领域持续拓展。在新能源汽车领域,PPS 被用于制造电池防爆盖、电子水泵和电子油泵等关键部件;5G 通信领域,其高频性能和耐热性使其成为 5G 基站天线和滤波器的不二之选。可以预见,未来 PPS 将在更多领域崭露头角,为各行业的发展提供有力支持。