PPS聚苯硫醚剖析課件

1、高性能聚苯硫醚樹脂授課老師：王雁冰匯 報 人： 周如金主要內(nèi)容聚苯硫醚簡介聚苯硫醚合成聚苯硫醚結(jié)構(gòu)與性能聚苯硫醚應(yīng)用聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide）定義：聚苯硫醚 是聚芳硫醚類中重要的一種，是分子鏈中含有苯硫基的熱塑性聚合物。聚苯硫醚（PPS）分子主鏈由苯環(huán)和硫原子交替排列，結(jié)構(gòu)規(guī)整性好。主鏈含大量的苯環(huán)賦予聚苯硫醚以剛性，硫醚鍵又提供一定的柔順性。聚苯硫醚（Polyphenylene sulfide）聚苯硫醚（PPS）呈白色或近白色，分子規(guī)整性好，結(jié)晶度最高可達(dá)75%，是一種硬而脆的聚合物。相對密度為1.36，熔點為280-290，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為110。聚苯硫醚（P

2、olyphenylene sulfide）聚苯硫醚（PPS)是一種新型的高性能熱塑性樹脂，具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性，絕緣性和耐腐蝕性，其熱穩(wěn)定性、機(jī)械強度、電性能等綜合性能。長期耐熱性高達(dá)220，屬于特種工程塑料。聚苯硫醚通過復(fù)合改性后，制成不同性能與品級的特種工程塑料來使用，是迄今為止世界上性價比最高的特種工程塑料，被稱為第一大特種工程塑料。因其產(chǎn)能的增加和成本的下降，PPS 又被列在了通用工程塑料的排行中，成為繼聚碳酸酯、聚醋、聚甲醛、尼龍和聚苯醚之后的第六大工程塑料。PPS的合成主要有溶液聚合法和自縮聚法溶液聚合法是以對二氯苯和硫化鈉為原料，在極性有機(jī)溶劑如六甲基磷酸三胺（HPT）或N甲

3、基吡洛烷酮（NMP），溫度為175350、常壓下進(jìn)行溶液聚合制備聚苯硫醚，反應(yīng)副產(chǎn)物為氯化鈉，反應(yīng)式為PPS的合成 自縮聚法是以鹵代苯硫酚金屬鹽為原料，在氮氣保護(hù)下于200250下自縮聚制備聚苯 硫醚，反應(yīng)副產(chǎn)物為鹵化金屬鹽，反應(yīng)式為： 式中 X為 Br或Cl； M為 Na，Cu，Li，KPPS的合成 1.硫磺溶液法 2.氧化聚合法 3.Macallum法PPS的合成通常合成出來的PPS是一種平均分子量僅在4000-5000左右，而結(jié)晶度高達(dá)75的白色粉末。它的相對密度為1.362，熔點285，熔融指數(shù)高達(dá)30004000g/10 min（343,0.5 MPa負(fù)荷、2 mm噴嘴下測試）。在

4、170以下不溶于現(xiàn)已知的任何有機(jī)溶劑，這種低分子量的聚合物力學(xué)性能很低，只能作防腐涂層外，無法直接作為塑料使用。PPS的合成為了使PPS應(yīng)用于塑料工業(yè)，必須對其熱處理以適當(dāng)提高分子量并降低熔融指數(shù)通過對不同溫度下聚苯硫醚原粉熱處理后的紅外光譜分析，發(fā)現(xiàn)熱處理后聚苯硫醚分子結(jié)構(gòu)中存在以下三種結(jié)構(gòu)形式PPS的合成可見熱處理后均在線性分子鏈上出現(xiàn)了1,2,4三取代苯或二苯醚的現(xiàn)象，和結(jié)構(gòu)是使聚苯硫醚鏈增長或支化，而結(jié)構(gòu)是使聚苯硫醚交聯(lián)，三種結(jié)構(gòu)均使它的分子量增大，熔融指數(shù)下降。三種結(jié)構(gòu)與處理條件關(guān)系密切，在150350之間處理得到和的結(jié)構(gòu)超過350的熱處理會出現(xiàn)型的交聯(lián)結(jié)構(gòu) 。在氮氣保護(hù)下即使溫度高

5、于350也不會得到上式三種結(jié)構(gòu)中的任何一種結(jié)構(gòu)，可見熱處理后的結(jié)構(gòu)除與溫度有關(guān)外，還與氧有關(guān)。較適宜的處理條件是在285300的空氣中進(jìn)行，此時既不會形成處理過度，出現(xiàn)的不熔不溶的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，又會使聚苯硫醚的分子量增加，處理時間由所需的熔融指數(shù)確定 。PPS的結(jié)構(gòu)與性能從聚苯硫醚的大分子鏈的結(jié)構(gòu)可以看出（1）它是以苯環(huán)和硫原子交替排列構(gòu)成的線性或略帶支鏈的聚合物，分子鏈規(guī) 整性強。由剛性苯環(huán)與柔性硫醚鍵連接起來的主鏈具有剛?cè)峒鎮(zhèn)涞奶攸c，因 此聚苯硫醚可以結(jié)晶（其原粉結(jié)晶度高達(dá)75，熔點高達(dá)285）。 （2）由于主鏈上苯環(huán)與硫原子形成了共軛，且硫原子尚未處于飽和，經(jīng)氧化可 使硫醚鍵變?yōu)閬嗧炕晚炕?/p>

6、或者是苯環(huán)和相鄰大分子形成氧橋支化或 交 聯(lián)，但并沒使主鏈斷裂，因此熱氧穩(wěn)定性突出，最高連續(xù)使用溫度可 達(dá)260，熱分解溫度可達(dá)522。1. 聚苯硫醚的結(jié)構(gòu)PPS的結(jié)構(gòu)與性能1. 聚苯硫醚的結(jié)構(gòu)（3） 由于硫原子的極性被苯環(huán)共軛及高結(jié)晶度的束縛，整個聚合物呈現(xiàn)出非極性或弱極 性的特點，因此電絕緣性和介電性以及耐化學(xué)介質(zhì)性也很突出。 （4）由于聚苯硫醚與許多的聚合物和添加劑有良好的相容性，因此可以通過共混、增強、 合金化等手段改性，以提高其物理力學(xué)性能。PPS的結(jié)構(gòu)與性能 機(jī)械性能純PPS的機(jī)械性能不高，尤其是沖擊強度比較低。以玻璃纖維增強后可大幅度提高沖擊強度，由27J/m增加到76J/m，拉

7、伸強度由67MPa提升到137MPa。PPS在負(fù)荷下的耐蠕變性好，硬度高，耐磨性高，還具有一定的自潤滑性。 熱性能PPS的耐熱性十分優(yōu)異，其Tg為110，熔點280-290，40%玻纖增強熱變形溫度260，可在220240溫度范圍內(nèi)長期使用。在1000惰性氣體仍保持40%的重量。2. 聚苯硫醚的性能PPS的結(jié)構(gòu)與性能(3)阻燃性氧指數(shù)高達(dá)44%以上，自身具有阻燃性；阻燃性可達(dá)到UL94V-0級；在制作阻燃產(chǎn)品時不需加入任何阻燃劑，保持了材料本身的高機(jī)械性能。(4)化學(xué)性能聚苯硫醚除了受強氧化性酸（如濃硫酸、濃硝酸和王水）影響外，不受大多數(shù)酸、堿、鹽的侵蝕，具有接近于聚四氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性。在低于175以下不溶于現(xiàn)已知的任何有機(jī)溶劑，只有在175以上時才溶于氯代萘中。聚苯硫醚與一般有機(jī)溶劑如苯、冰醋酸、油類、酯類物質(zhì)接觸時不會出現(xiàn)制品開裂。PPS的結(jié)構(gòu)與性能(5) 電學(xué)性能聚苯硫醚的介電常數(shù)很小，介電損耗相當(dāng)?shù)停砻骐娮韬腕w積電阻對頻率、溫度、濕度的變化不敏感，是優(yōu)良的電絕緣材料，它的耐電弧時間也較長。即使在高溫、高濕、高頻率條件下仍具有優(yōu)良的電性能。吸水率極低（0.03%左右），電絕緣性能好。(6)其它性能：PPS具有優(yōu)良的耐候性，耐輻射性，對紫外線、鈷60射線及射線均穩(wěn)定。廣 泛用于電子、軍工、航空。PPS的結(jié)構(gòu)與性能聚苯硫醚和改性聚苯硫醚的性能