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聚苯硫醚英文名稱Poly phenylene sulfide,簡(jiǎn)稱PPS,是一種新型的工程塑料,在美國(guó)于1973年才開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。近年發(fā)展得很快,已成為繼尼龍(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、熱塑性聚酯(PET和PBT)及聚苯醚(PPO)之后的第六大工程塑料和第一大特種工程塑料。
產(chǎn)品分為兩類:一類是支鏈型熱塑性聚合物,粘度較高。另一類是熱固性聚合物,固化前具有線性分子結(jié)構(gòu),固化后加熱充分也軟化到一定程度。下面主要介紹熱塑性PPS。
PPS是分子主鏈上具有苯硫基的高聚物,由于其結(jié)構(gòu)為苯環(huán)與硫交替連接,分子鏈具有很大的剛性及規(guī)整性,因而PPS為結(jié)晶性聚合物,具有很多優(yōu)異性能,如耐熱性、剛性、阻燃性及電絕緣性。硫原子上的孤對(duì)電子使得PPS與玻璃纖維、無(wú)機(jī)填料及金屬具有良好的親和性,易于制成各種增強(qiáng)復(fù)合物及合金材料。
1、物理力學(xué)性能
PPS是一種白色、結(jié)晶度高的聚合物,密度為1.34。其力學(xué)性能優(yōu)良、拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度優(yōu)于PA、PC、PBT等,具有極高的剛性和抗蠕變性,但其脆性較大,缺口沖擊強(qiáng)度較低,低于PA、PC、PBT高于POM。加入玻璃纖維增強(qiáng)后其力學(xué)性能更優(yōu)。PPS屬惰性物質(zhì),無(wú)毒。
2、熱性能
由于PPS為結(jié)晶性聚合物,最高結(jié)晶度可達(dá)65%,其結(jié)晶溫度為127℃,熔點(diǎn)為286℃,熱變形溫度260℃,在空氣中430-460℃以上才分解,熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)超出PA、PBT、POM等工程塑料,長(zhǎng)期使用溫度在熱塑性塑料最高,可達(dá)220-240℃。PPS還是具有良好的絕熱性和阻燃性,其臨界氧指數(shù)與PVC相當(dāng),可達(dá)47%,無(wú)需加入阻燃劑,PPS可達(dá)到UL94-V0級(jí)水平。
3、電性能
PPS的分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱,無(wú)極性,吸水性低,故其電絕緣性十分優(yōu)良,與其他工程塑料相比,其介電常數(shù)小,耐電弧性相當(dāng)于熱固性塑料,在高溫、高濕、變頻等條件下,PPS還能保持優(yōu)良的電絕緣性。加入導(dǎo)電填料,可制得導(dǎo)電性PPS復(fù)合材料,用于防靜電及電磁屏蔽。
4、耐化學(xué)性
由于PPS具有較高的結(jié)晶度,故其具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性,在200℃以下不溶于任何有機(jī)溶劑,除強(qiáng)氧化性酸外,可經(jīng)受各類酸、堿、鹽的侵蝕,在高溫下經(jīng)各種化學(xué)藥品長(zhǎng)期浸泡后,還保持較高的強(qiáng)度,僅次于聚四氟乙烯。PPS還具有良好的耐候性和耐射性。
5、加工性能
1)吸水性
PPS的吸水性較低,只有0.02%。
2)流動(dòng)性
PPS的流動(dòng)性較好,可加工薄壁制品,其流動(dòng)性根據(jù)PPS的品種、規(guī)格而不同,線性PPS比支化交聯(lián)PPS的流動(dòng)性高,隨溫度升高,物料的流動(dòng)性增加,但溫度過(guò)高或物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),物料會(huì)發(fā)生部分交聯(lián),導(dǎo)致流動(dòng)降低。
3)結(jié)晶性
PPS為結(jié)晶性聚合物,其結(jié)晶度隨成型時(shí)的冷卻溫度及速率而變,冷卻速度越快,其結(jié)晶度越低。而結(jié)晶度大小又對(duì)其強(qiáng)度、耐熱性、耐候性、尺寸穩(wěn)定性都有較大影響。隨結(jié)晶度增加,制品的熱變溫度提高,剛性、表面光潔度、表面硬收縮率等增加,尺寸穩(wěn)定性也增加。
4)熱穩(wěn)定性
PPS 在高溫下時(shí)間長(zhǎng)會(huì)發(fā)生部分氧化交聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致物料的流動(dòng)性降低,色澤變深,影響制品的質(zhì)量和性能。此外,PPS對(duì)金屬有較強(qiáng)的粘附性,要防止物料在機(jī)筒內(nèi)固化。
5)收縮性
對(duì)于結(jié)晶性塑料,在成型加工時(shí),結(jié)晶度隨模具溫度增加而增大,而結(jié)晶度增大,收縮率也增加,故收縮率隨模具溫度而增大。通常PPS的收縮率都較小,但與流動(dòng)方向垂直的收縮率大于流動(dòng)方向的2-4倍。產(chǎn)品厚度、形狀、注射速度也會(huì)對(duì)收縮率須影響。
6)二次加工
PPS制品可以切削、攻絲等機(jī)械加工和超聲波焊接、粘合劑接等加工。
傳統(tǒng)的注塑機(jī)均可用于PPS成型,推薦使用適合于玻璃纖維/礦物質(zhì)填充材料的,具有一定耐磨損性能的料筒,螺桿,模具。
一般情況下可以使用開(kāi)式噴嘴,為了成型高精密的部件,也可以使用閉式噴嘴。
預(yù)備干燥,雖然PPS在潮濕環(huán)境下吸收水分非常少,但是要得到高品質(zhì)的產(chǎn)品,預(yù)備干燥是必需的。請(qǐng)參考以下的干燥條件:
120℃:4~6小時(shí)
130℃:3~5小時(shí)
140℃:2~3小時(shí)
干燥溫度過(guò)高,或者時(shí)間過(guò)長(zhǎng),可能導(dǎo)致原料顏色改變,或者流動(dòng)性的變化。
標(biāo)準(zhǔn)的成型條件如附圖。相對(duì)來(lái)說(shuō),較低的射出壓力和較高的料筒溫度可以減少毛邊
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料筒溫度
PPS的熔點(diǎn)是280℃,因此對(duì)于大多數(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō),300-340℃的料筒溫度最常見(jiàn)
模具溫度
模具溫度從室溫到150℃以上都是可以選擇的。但是,為了獲得最優(yōu)的性能,應(yīng)該采取措施,使材料的結(jié)晶程度最大化。這就需要模具表面溫度至少不應(yīng)該低于120℃。通常推薦使用130-150℃。較高的模具溫度,可以確保獲得高的結(jié)晶化程度,光滑的產(chǎn)品表面,減少成型后的收縮。如果在特殊情況下,需要使用較低的模具溫度,應(yīng)該盡量避免在80-100℃之間,這是PPS的玻璃化溫度范圍,容易引起脫模困難。
射出速度
根據(jù)不同的牌號(hào),DIC·PPS具有從高到非常高的結(jié)晶速度,可以使成型周期大大縮短。為了防止在射出過(guò)程中熔體冷卻/固化,較高的成型速度是必需的。通常在合適的速度下可以得到最好的產(chǎn)品的外觀。射出填充時(shí)間通常為0.5-1.5秒。但是過(guò)高的速度可能導(dǎo)致翹曲和燒焦。
射出壓力
因?yàn)橥扑]使用較高的射出速度,因此經(jīng)常用到較高的射出壓力,保持壓力在50Mpa或者更高。
螺桿轉(zhuǎn)速和背壓
塑化過(guò)程需要使用低到中等螺桿轉(zhuǎn)速,40-150rpm, 通常較低的背壓1-2Mpa就可以,如果背壓不穩(wěn)定,可以使用3-4Mpa.如果轉(zhuǎn)速和背壓都過(guò)高,會(huì)破壞玻璃纖維,降低最終產(chǎn)品的物理性能。
洗機(jī)
使用高分子量的高密度聚乙烯,可以得到很好的清洗效果。
回料
對(duì)于材料的回收利用,有三個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)。首先新料的使用過(guò)程正常。第二,回料必須經(jīng)過(guò)仔細(xì)的篩選。然后粉碎成小于2mm的顆粒。注意如果存在大量的粉末,對(duì)于最終產(chǎn)品的性能有很大的損害。第三,去除回料中可能混入的金屬碎片,以免影響在電子/電器產(chǎn)品方面的應(yīng)用。
再生料可以按照低于30%的添加比例循環(huán)使用,具體比例取決于對(duì)最終產(chǎn)品性能的影響程度。PPS樹(shù)脂本身?yè)碛袃?yōu)良的耐熱穩(wěn)定性,物理性能的改變是因?yàn)樘畛淅w維的長(zhǎng)度發(fā)生了改變
再生次數(shù)和玻璃纖維長(zhǎng)度之間的關(guān)系
再生次數(shù) | 0 | 1 | 3 | 5 |
玻璃纖維平均長(zhǎng)度(um) | 350 | 310 | 270 | 240 |
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