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聚苯硫醚(PPS)概述

聚苯硫醚，通常稱為PPS，是一種半結(jié)晶熱塑性塑料，具有聚合物結(jié)構(gòu)，使其具有顯著的耐化學(xué)性。 事實(shí)上，對(duì)于這種高性能的熱塑性塑料，目前還沒有低于200°C（392°F）的已知溶劑。 它的其他顯著屬性是其固有的阻燃性、電氣性能和高機(jī)械強(qiáng)度。 大多數(shù)商業(yè)等級(jí)的 PPS 無需阻燃添加劑即可達(dá)到 UL 94 V-0 可燃性等級(jí)。

雖然未改性的PPS 聚合物具有良好的綜合性能，但添加纖維增強(qiáng)材料可顯著提高其韌性、結(jié)構(gòu)和熱性能。 熱變形溫度增加了兩倍，彎曲模量增加了三倍多，這些都是40%玻璃纖維 PPS 比未填充牌號(hào)更多地用于暴露在較高熱條件下的承重模塑和機(jī)加工技術(shù)支持的主要原因。

PPS 樹脂供應(yīng)商，等級(jí)

PPS 于 1972 年由 Phillips Petroleum 以Ryton?品牌開發(fā)和商業(yè)化，被認(rèn)為是最初的高性能工程熱塑性塑料。 索爾維從雪佛龍菲利普斯公司收購(gòu)了PPS業(yè)務(wù)，擴(kuò)大了公司的聚合物組合，推出了廣泛的Ryton? PPS產(chǎn)品系列，包括含有玻璃和碳纖維增強(qiáng)劑及其他性能增強(qiáng)添加劑的配方。 最常見的 Ryton 等級(jí)是 40% 玻璃纖維增強(qiáng)Ryton R-4 PPS 。

自聚合物開發(fā)和商業(yè)化以來，全球可用的PPS 等級(jí)的種類已顯著增加。 已開發(fā)出具有熔體加工特性的樹脂配方，適用于注塑、吹塑、粉末涂層和擠出加工。 除了未填充的 PPS 聚合物性能之外，PPS 產(chǎn)品的改進(jìn)包括添加玻璃和礦物增強(qiáng)材料以提高強(qiáng)度，以及耐磨添加劑。

如今，索爾維仍然是全球領(lǐng)先的注塑和擠出用PPS 樹脂和化合物供應(yīng)商之一。 其產(chǎn)品范圍包括未填充等級(jí)，以及幾種用玻璃纖維以及礦物和玻璃纖維組合增強(qiáng)的配方。

塞拉尼斯，另一家全球高性能聚合物生產(chǎn)商，以Forton?品牌提供幾種聚苯硫醚等級(jí)。 其產(chǎn)品線包括未填充、玻璃纖維和礦物增強(qiáng)等級(jí)以及其他配方，以改善基本 PPS 聚合物的特定性能。 除了性能增強(qiáng)型 PPS 材料外，Fortron 樹脂產(chǎn)品線還列出了為注塑、擠出和其他熔融工藝開發(fā)的牌號(hào)。

其他全球PPS 樹脂供應(yīng)商（如東麗）提供多種聚苯硫醚等級(jí)，主要用于大批量工業(yè)、汽車和電氣應(yīng)用的注塑成型。

Polywel公司開發(fā)的Ryton R-4 PPS 可機(jī)械加工的型材

索爾維的40% 玻璃增強(qiáng) Ryton R-4 一直是 PPS 工程材料中的主力軍，在過去的 5 年中服務(wù)于廣泛的行業(yè)中的無數(shù)應(yīng)用。 然而，在其歷史的大部分時(shí)間里，它的主要用途是用于注塑成型零件。 在零件配置過于復(fù)雜或數(shù)量太少而無法進(jìn)行注塑模具投資的加工應(yīng)用中，它的潛力要有限得多。 限制因素是缺乏高質(zhì)量的可加工原料形狀，這些形狀具有許多行業(yè)所需的機(jī)加工零件和原型的樹脂認(rèn)證。

為了滿足這一需求，Polywel 投資了一項(xiàng)技術(shù)，以生產(chǎn)各種可加工棒材和板材尺寸的40% 玻璃增強(qiáng) Ryton R-4 PPS。 由于 Polywel 的Ryton R-4 PPS 型材是由 100% 純 Ryton R-4 240 樹脂擠出的，因此材料的性能處于**水平，并且可以獲得 ASTM D-4067 PPS 000G40 和 ASTM D-6358 PPS 011G40 的材料認(rèn)證.

玻璃纖維填充的PPS 共混物通常以壓縮成型形狀或柱塞擠壓棒的形式提供。 PPS 粉末在內(nèi)部與短玻璃纖維混合。 短纖維用于防止混合物中的纖維集束和玻璃結(jié)塊。 與長(zhǎng)纖維賦予的增強(qiáng)作用相比，這些短纖維更像是填料。 然后將 PPS – 玻璃纖維混合物加熱至接近 PPS 的熔點(diǎn) (545?F/ 285?C)。 在高壓下，玻璃纖維-粉末混合物被固結(jié)并融合成所需的形狀。

由于壓縮成型和柱塞擠出中使用的PPS 的原材料形式是一種可變粉末混合物，因此它不能通過 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)的 PPS 樹脂認(rèn)證。 此外，粉末和短玻璃纖維混合物不太可能滿足 ASTM 對(duì) 40% 玻璃增強(qiáng) PPS 的性能要求。

柱塞擠壓棒的一個(gè)特征弱點(diǎn)是低伸長(zhǎng)率。隨著更多的粉末混合物被添加并壓在其前面的固化材料上，該過程往往會(huì)在每個(gè)壓制周期之間形成“撲克籌碼”分層。 當(dāng)將柱塞擠壓棒彎曲成圓形時(shí)，效果很明顯。 通常它會(huì)打破一個(gè)分層并暴露其他分層。

除了長(zhǎng)度短的缺點(diǎn)外，壓縮成型工藝容易發(fā)生變化，導(dǎo)致質(zhì)量和物理性能不一致。它們包括混合比差異、混合不均勻、干燥和水分控制問題、空氣滯留以及壓力和溫度控制不準(zhǔn)確。此外，鑒于聚合物固有的低導(dǎo)熱性和粉末-玻璃纖維混合物的低堆積密度，將它們加熱到其成型溫度通常需要較長(zhǎng)的熱循環(huán)，這會(huì)降解 PPS 聚合物。 在生產(chǎn)較大尺寸時(shí)尤其如此。 此外，由于沿模具側(cè)壁的摩擦損失導(dǎo)致的成型壓力變化通常會(huì)在頂部和底部與中間部分產(chǎn)生具有不同密度和物理特性的壓縮成型形狀。

相比之下，熔體擠出是使用樹脂供應(yīng)商的均勻預(yù)混料的40% 玻璃纖維增強(qiáng) Ryton R-4 樹脂的連續(xù)工藝，該樹脂以顆粒形式進(jìn)行了測(cè)試和認(rèn)證。 粒料在擠出機(jī)機(jī)筒中均勻熔化。 在 Polywel 控制內(nèi)部壓力和輸出速率的嚴(yán)格條件下，擠出機(jī)螺桿將熔融的Ryton R-4 PPS 通過模具以所需的原料形狀移動(dòng)。 然后，擠出的形狀在嚴(yán)格控制的冷卻條件下均勻凝固，從而**限度地減少內(nèi)應(yīng)力。

由Polywel 的擠出工藝生產(chǎn)的Ryton R-4 PPS 坯料形狀在整個(gè)橫截面以及從尺寸到尺寸都表現(xiàn)出一致的性能和均勻的機(jī)械加工性。

Ryton R-4 PPS 性能簡(jiǎn)介

高強(qiáng)度

與未填充的PPS 等級(jí)相比，40% 玻璃纖維增強(qiáng)的 Ryton R-4 最令人印象深刻的特點(diǎn)之一是其異常高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 根據(jù)從擠出的 Polywel Ryton R-4 坯料形狀中獲取的屬性值，Ryton R-4 240 PPS 中的玻璃纖維增強(qiáng)材料將這種超高性能聚合物的彎曲模量提高了幾乎是未增強(qiáng)等級(jí)的四倍。

在強(qiáng)度性能方面，它也與其他超高性能熱塑性塑料相比令人印象深刻。在Ryton PPS 樹脂生產(chǎn)商 Solvay 進(jìn)行的物理測(cè)試中，Ryton R-4 240 PPS 在室溫下的彎曲模量比 Solvay 的玻璃增強(qiáng) KetaSpire PEEK 高 30%。 這種高強(qiáng)度與 Ryton R-4 固有的耐化學(xué)性和耐溫性相結(jié)合，導(dǎo)致這種高性能材料廣泛用于井下石油和天然氣工業(yè)設(shè)備中的機(jī)械加工和注塑成型部件，例如桿導(dǎo)和泵部件。

耐溫性

未填充的PPS 具有相對(duì)較低的熱變形溫度和軟化點(diǎn)。 這些因素限制了該材料在許多需要高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的嚴(yán)苛服務(wù)應(yīng)用中的使用。 然而，Ryton R-4 PPS 中 40% 的玻璃纖維增強(qiáng)材料顯著提高了聚合物的熱性能，并將這種超高性能熱塑性塑料的固有優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

數(shù)據(jù)表特性顯示，Ryton R-4 樹脂的熱變形溫度 (HDT) 與 203°F (95°C) 的未填充 PPS 相比，其熱變形溫度 (HDT) 達(dá)到了令人印象深刻的 509°F (265°C)。 重要的是要注意，HDT 來自模制的樣品，這些樣品采用**定向的纖維進(jìn)行測(cè)試。 實(shí)際的注塑成型零件或從庫(kù)存形狀加工的零件不太可能達(dá)到這種**結(jié)果。

盡管如此，高 HDT 使 Ryton R-4 PPS 與其他幾種超高性能熱塑性塑料同級(jí)，可用于電氣連接器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件以及井下石油和天然氣應(yīng)用，這些應(yīng)用在靜態(tài)負(fù)載下長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)。

耐化學(xué)性

PPS在超高性能材料中擁有非凡的耐化學(xué)性：在低于200°C（392°F）的溫度下，它不受任何已知溶劑的影響。

再加上其在高溫下的高強(qiáng)度，PPS 的這一固有屬性使工程師能夠設(shè)計(jì)注塑和擠壓部件，從而在化學(xué)加工和油氣井下設(shè)備的極端操作環(huán)境中保持可靠的結(jié)構(gòu)完整性和功能。

電氣性能、可燃性等級(jí)

Ryton R-4 和其他等級(jí)的 PPS 的介電性能在耐極端溫度聚合物中名列前茅。 這種高性能材料的介電強(qiáng)度為22kV/mm，在25°C和1kHz時(shí)具有3.90的低介電常數(shù)，并且在一定的溫度和頻率范圍內(nèi)具有低耗散系數(shù)。

這種電氣特性曲線與其UL 94 V-0 和 5VA 可燃性等級(jí)相結(jié)合，是其用于注塑成型和精密加工的電氣連接器和連接器主體的原因，這些電氣連接器和連接器主體的應(yīng)用范圍從核潛艇到石油和天然氣工業(yè)中使用的組件。

Ryton R-4 PPS 的典型應(yīng)用

高溫下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、出色的電氣性能、可燃性等級(jí)及其耐化學(xué)性之間令人印象深刻的整體平衡導(dǎo)致了Ryton R-4 PPS 的無數(shù)注塑成型應(yīng)用。 Polywel Plastics 開發(fā)了尺寸穩(wěn)定且可靠的各種尺寸的坯料形狀，這使得該材料在苛刻的最終使用條件下的長(zhǎng)期可靠性也適用于精密加工的部件。 這些是 Polywel Plastics 通過注塑和精密 CNC 加工生產(chǎn)的許多 Ryton R-4 PPS 組件的示例：

無數(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵要求包括高強(qiáng)度、防潮和耐化學(xué)腐蝕，并以合理的成本提供出色的電絕緣性。

由Polywel 的Ryton R-4 PPS 棒加工而成的等離子炬絕緣子依靠該材料的高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和在極端工作溫度峰值下的穩(wěn)定性。

船用和井下電氣連接器和絕緣體利用Ryton R-4 PPS 的電氣和隔熱特性、耐化學(xué)性和 UL 可燃性等級(jí)。

由Ryton R-4 制成的閥座和密封環(huán)具有尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度，可承受井下環(huán)境中的高靜載荷和高溫。