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PPS两大改性方向

聚苯硫醚(PPS)是以苯环和硫原子交替排列构成的线型高分子化合物,由于苯环的刚性结构软性的硫醚键连结起来,使其具有优良的耐热性、阻燃性、耐介质性以及与其它无机填料的良好亲和性。



图 PPS结构式


但未改性的PPS具有以下缺点:


  • 脆性较大,延伸率低:由PPS的化学结构可得知,其分子链呈刚性,最大结晶度可达70%,因而韧性较差,而且其熔接强度也不好,这就限制了其作为耐冲击部件的使用;

  • 成本高:与通用工程塑料相比价格高出1-2倍左右;

  • 涂装性差:由于PPS具有优异的耐化学药品性,所以其涂装性与着色性不理想;

  • 难加工:熔点高,在熔融过程中易与空气中的氧发生热氧化交联反应而导致流动性降低。


因此,自PPS开发成功后,人们对它进行了较多的改性研制工作,出现了许多改性品种,根据化学/物理改性手段可主要划分为两种:结构改性PPS、共混改性PPS,其中共混改性PPS可进一步分为填充改性PPS和PPS合金。


图 PPS改性方向


其中填充改性PPS最为常见,常采用玻璃纤维、碳纤维以及其它无机填料增强填充改性,使其在保持耐热性、阻燃性和耐介质性的同时,进一步提高物理机械性能,并赋予一些特殊性能,比如导电性、散热性、磁性等等。


同样是利用共混原理改性,引入多元树脂与PPS共混而成的材料被叫做PPS合金,品种有PPS/PPO、PPS/PA66、PPS/LCP等等,将其他低成本树脂与成本相对较高的PPS制成合金,可有效降低成本压力,并取长补短,克服PPS树脂本身的缺点。


利用物理改性手段改性PPS相对简单,因此在国内有着不少的PPS改性企业,比如普利特、欧瑞达、苏州纳磐、赛恩吉等。


结构改性是在保持其大体主链结构下,在链中引入其它基团来改进树脂的性能。如流动性,结晶性,韧性等,这种改性都是在合成树脂时完成,因此一般由PPS聚合厂进行改性,这个国外做得较多,国内PPS的结构改性品种只有新和成开发了一款高结晶性规格PPS树脂。


因此下面只分别对纤维改性PPS、PPS合金两个方面做进一步的阐述以及应用举例。


图 PPS在辅助电子水泵上的应用


一、填充改性PPS


填充改性的目的有很多,比如增强、增韧、导热、耐磨、抗静电、低氯化等等,因此可加入的填充物也多种多样。而增强填充改性PPS最常见的是玻纤增强,除此之外还有玻纤矿物、碳纤维、芳纶纤维等增强填充方式。


由于PPS主链上大量的苯环的存在,增加了材料的刚性,使得未改性的PPS材料脆性比较大,机械性能比较差,而且耐热温度相对比较低,只有110℃,限制了应用。因此采用玻璃纤维或无机矿物填充料来改性PPS可以提高其机械性能和耐热性,热变形温度可以达到260℃。


图 40%玻纤增强的无卤PPS

图 30%玻纤增强PPS颗粒

图 碳纤增强PPS树脂

图 碳纤维增强PPS

图 芳纶纤维增强PPS在智力玩具上的应用


二、PPS合金


合金化是将PPS与其他聚合物按适当的比例进行共混,得到PPS无法达到其性能的PPS合金材料。此方法是实现PPS高性能化、精细化、功能化和发展新品种的重要途径。合金体系中不但各组分性能互补,还可根据实际需要对其进行设计,以得到性能优异的新材料。


例如,由于聚苯硫醚的抗冲击性差,采用PBT 树脂与聚苯硫醚共混,既能保持聚苯硫醚原有的优异性能,又可以达到增韧的目的,而聚苯硫醚/PTFE合金则因其高耐磨和自润滑特性被广泛应用于机械、汽车及航空航天和军事领域。



1、硬的PPS合金——PPS与工程塑料、特种工程塑料共混


这类常见的PPS合金有PPS/PA (聚苯硫醚/尼龙)、PPS/PPO(聚苯硫醚/聚苯醚)以及PPS/PTFE (聚苯硫醚/聚四氟乙烯)等。其中国内做PPS/PA较多,但PPS/PA合金体系相容性有一定缺陷,在后续成型上会有诸多后遗症,国外比较少用。


对于国外PPS大厂,比如东丽、DIC、旭化成,他们都有PPS/PPE合金的正式规格在售。另外,小编还注意到,DIC跟东丽还有PPS/PTFE合金品种,比如东丽的TORELINA A515、DIC的FZL-4033。



另外还有PPS/LCP,PPS/PEEK等,目前还停留学术研究范围,实际量产规格几乎没有。


2、软的PPS合金——PPS与弹性体共混


除了与工程塑料共混制备合金,PPS还有用弹性体进行增韧改性,应用于汽车垫圈、管道等部件。比如东丽最近的动态就是利用其专有的纳米合金技术,通过优化使用其创新材料的聚合物结构设计成功开发了高弹性PPS树脂,弹性模量为1200MPa甚至更低。


弹性体粒子对于改进PPS的脆性非常有效,当共混物受到冲击时,弹性体粒子作为应力集中中心首先发生形变,形成微孔和空穴以吸收冲击能量,同时引发基体产生剪切屈服或者形成银纹,由脆性断裂向韧性断裂转变,从而达到增韧目的。


PPS增韧的弹性体常见的有EGMA(聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯)、SEBS、马来酸酐接枝SEBS等等。


图 PPS在涡轮管路的应用

图 PPS在吹塑管道上的应用


以上就是对PPS改性品种的一些整理,如有错误或遗漏,欢迎进群一起交流探讨!


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