PPS兩大(dà)改性方向
來源 : 上傳更新 : 2019-05-09
聚苯硫醚(PPS)是以苯環和硫原子交替排列構成的線型高分(fēn)子化合物(wù),由于苯環的剛性結構軟性的硫醚鍵連結起來,使其具有優良的耐熱性、阻燃性、耐介質性以及與其它無機填料的良好親和性。
圖 PPS結構式
但未改性的PPS具有以下(xià)缺點:
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脆性較大(dà),延伸率低:由PPS的化學結構可得知(zhī),其分(fēn)子鏈呈剛性,最大(dà)結晶度可達70%,因而韌性較差,而且其熔接強度也不好,這就限制了其作爲耐沖擊部件的使用;
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成本高:與通用工(gōng)程塑料相比價格高出1-2倍左右;
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塗裝性差:由于PPS具有優異的耐化學藥品性,所以其塗裝性與着色性不理想;
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難加工(gōng):熔點高,在熔融過程中(zhōng)易與空氣中(zhōng)的氧發生(shēng)熱氧化交聯反應而導緻流動性降低。
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因此,自PPS開(kāi)發成功後,人們對它進行了較多的改性研制工(gōng)作,出現了許多改性品種,根據化學/物(wù)理改性手段可主要劃分(fēn)爲兩種:結構改性PPS、共混改性PPS,其中(zhōng)共混改性PPS可進一(yī)步分(fēn)爲填充改性PPS和PPS合金。
圖 PPS改性方向
其中(zhōng)填充改性PPS最爲常見,常采用玻璃纖維、碳纖維以及其它無機填料增強填充改性,使其在保持耐熱性、阻燃性和耐介質性的同時,進一(yī)步提高物(wù)理機械性能,并賦予一(yī)些特殊性能,比如導電(diàn)性、散熱性、磁性等等。
同樣是利用共混原理改性,引入多元樹(shù)脂與PPS共混而成的材料被叫做PPS合金,品種有PPS/PPO、PPS/PA66、PPS/LCP等等,将其他低成本樹(shù)脂與成本相對較高的PPS制成合金,可有效降低成本壓力,并取長補短,克服PPS樹(shù)脂本身的缺點。
利用物(wù)理改性手段改性PPS相對簡單,因此在國内有着不少的PPS改性企業,比如普利特、歐瑞達、蘇州納磐、賽恩吉等。
結構改性是在保持其大(dà)體(tǐ)主鏈結構下(xià),在鏈中(zhōng)引入其它基團來改進樹(shù)脂的性能。如流動性,結晶性,韌性等,這種改性都是在合成樹(shù)脂時完成,因此一(yī)般由PPS聚合廠進行改性,這個國外(wài)做得較多,國内PPS的結構改性品種隻有新和成開(kāi)發了一(yī)款高結晶性規格PPS樹(shù)脂。
因此下(xià)面隻分(fēn)别對纖維改性PPS、PPS合金兩個方面做進一(yī)步的闡述以及應用舉例。
圖 PPS在輔助電(diàn)子水泵上的應用
一(yī)、填充改性PPS
填充改性的目的有很多,比如增強、增韌、導熱、耐磨、抗靜電(diàn)、低氯化等等,因此可加入的填充物(wù)也多種多樣。而增強填充改性PPS最常見的是玻纖增強,除此之外(wài)還有玻纖礦物(wù)、碳纖維、芳綸纖維等增強填充方式。
由于PPS主鏈上大(dà)量的苯環的存在,增加了材料的剛性,使得未改性的PPS材料脆性比較大(dà),機械性能比較差,而且耐熱溫度相對比較低,隻有110℃,限制了應用。因此采用玻璃纖維或無機礦物(wù)填充料來改性PPS可以提高其機械性能和耐熱性,熱變形溫度可以達到260℃。
圖 40%玻纖增強的無鹵PPS
圖 30%玻纖增強PPS顆粒
圖 碳纖增強PPS樹(shù)脂
圖 碳纖維增強PPS
圖 芳綸纖維增強PPS在智力玩具上的應用
二、PPS合金
合金化是将PPS與其他聚合物(wù)按适當的比例進行共混,得到PPS無法達到其性能的PPS合金材料。此方法是實現PPS高性能化、精細化、功能化和發展新品種的重要途徑。合金體(tǐ)系中(zhōng)不但各組分(fēn)性能互補,還可根據實際需要對其進行設計,以得到性能優異的新材料。
例如,由于聚苯硫醚的抗沖擊性差,采用PBT 樹(shù)脂與聚苯硫醚共混,既能保持聚苯硫醚原有的優異性能,又(yòu)可以達到增韌的目的,而聚苯硫醚/PTFE合金則因其高耐磨和自潤滑特性被廣泛應用于機械、汽車(chē)及航空航天和軍事領域。
1、硬的PPS合金——PPS與工(gōng)程塑料、特種工(gōng)程塑料共混
這類常見的PPS合金有PPS/PA (聚苯硫醚/尼龍)、PPS/PPO(聚苯硫醚/聚苯醚)以及PPS/PTFE (聚苯硫醚/聚四氟乙烯)等。其中(zhōng)國内做PPS/PA較多,但PPS/PA合金體(tǐ)系相容性有一(yī)定缺陷,在後續成型上會有諸多後遺症,國外(wài)比較少用。
對于國外(wài)PPS大(dà)廠,比如東麗、DIC、旭化成,他們都有PPS/PPE合金的正式規格在售。另外(wài),小(xiǎo)編還注意到,DIC跟東麗還有PPS/PTFE合金品種,比如東麗的TORELINA A515、DIC的FZL-4033。
另外(wài)還有PPS/LCP,PPS/PEEK等,目前還停留學術研究範圍,實際量産規格幾乎沒有。
2、軟的PPS合金——PPS與彈性體(tǐ)共混
除了與工(gōng)程塑料共混制備合金,PPS還有用彈性體(tǐ)進行增韌改性,應用于汽車(chē)墊圈、管道等部件。比如東麗最近的動态就是利用其專有的納米合金技術,通過優化使用其創新材料的聚合物(wù)結構設計成功開(kāi)發了高彈性PPS樹(shù)脂,彈性模量爲1200MPa甚至更低。
彈性體(tǐ)粒子對于改進PPS的脆性非常有效,當共混物(wù)受到沖擊時,彈性體(tǐ)粒子作爲應力集中(zhōng)中(zhōng)心首先發生(shēng)形變,形成微孔和空穴以吸收沖擊能量,同時引發基體(tǐ)産生(shēng)剪切屈服或者形成銀紋,由脆性斷裂向韌性斷裂轉變,從而達到增韌目的。
PPS增韌的彈性體(tǐ)常見的有EGMA(聚乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯)、SEBS、馬來酸酐接枝SEBS等等。
圖 PPS在渦輪管路的應用
圖 PPS在吹塑管道上的應用
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