聚苯硫醚 (PPS) 概述

聚苯硫醚,通常稱為PPS,是一種半結晶熱塑性塑膠,具有聚合物結構,使其具有顯著的耐化學性。 事實上,對於這種低於392 o F(200oC)的高性能熱塑性塑料,沒有已知的溶劑。 它的其他顯著屬性是其固有的阻燃性,電氣性能和高機械強度。 大多數商業等級的PPS在沒有阻燃添加劑的情況下達到UL 94 V-0可燃性等級。

雖然未改性的PPS聚合物具有良好的全方位性能,但纖維增強材料的添加顯著提高了其韌性,結構和熱性能。 熱變形溫度提高了兩倍,彎曲模量增加了三倍以上,這是40%玻璃纖維增強PPS比未填充牌號更多地用於暴露在更高熱條件下的承重成型和機加工零件的主要原因。

PPS 樹脂 生產廠家, 牌號

PPS由菲力浦斯石油公司於1972年以Ryton品牌 開發和商業化,被認為是最初的高性能工程熱塑性塑膠。 索爾維從雪佛龍菲力浦斯手中收購了PPS業務,擴大了公司的聚合物產品群組,擁有廣泛的日月潭 ® PPS牌號系列,包括玻璃和碳纖維增強劑以及其他性能增強添加劑的配方。 最常見的日月潭牌號是40%玻璃纖維增強 的日月潭R-4 PPS

自聚合物的開發和商業化以來,全球可用的PPS牌號的種類已大大擴展。 樹脂配方的開發具有熔融加工特性,可針對注塑成型、吹塑成型、粉末噴塗和擠出加工進行定製。 PPS產品改性除了未填充的PPS聚合物的性能外,還具有性能增強,包括添加玻璃和礦物增強材料以獲得更高的強度,以及耐磨添加劑。

今天,索爾維仍然是全球領先的PPS樹脂和化合物供應商之一,用於注塑成型 和擠出。 其產品範圍包括未填充牌號,以及幾種用玻璃纖維增強的配方以及礦物和玻璃纖維的組合。

塞拉尼斯是另一家全球高性能聚合物生產商,在福頓® 品牌下提供多種聚苯硫醚牌號。 其產品線包括未填充、玻璃纖維和礦物增強牌號以及其他配方,以改善鹼性 PPS 聚合物的特定性能。 除了性能增強的PPS材料外,Fortron樹脂產品線還列出了為注塑成型,擠出和其他熔融工藝開發的牌號。

其他全球PPS樹脂供應商(如東麗)提供各種聚苯硫醚牌號,主要用於大批量工業、汽車和 電氣應用的注塑成型。

德雷克開發日月潭R-4 PPS可加工型材

索爾維的 40% 玻璃纖維增強 Ryton R-4 一直是 PPS 工程材料中的主導主力,五十年來一直服務於各行各業的無數應用。 然而,在其大部分歷史中,它的主要用途是注塑成型零件。 在加工應用中,其潛力要有限得多,在這些應用中,零件配置過於複雜,或者其數量太小,無法進行注塑模具投資。 限制因素是缺乏高品質的可加工毛坯形狀,這些形狀具有許多行業所需的 機加工零件和原型的 樹脂認證。

為了滿足這一需求,德雷克投資了生產40%玻璃纖維增強Ryton R-4 PPS的技術,具有各種可加工的棒材和板材尺寸。 由於德雷克的日月潭R-4 PPS形狀由100%純日月潭R-4 240樹脂擠出而成,因此材料性能處於最佳水平,並且材料符合ASTM D-4067 PPS 000G40和ASTM D-6358 PPS 011G40。

玻璃纖維填充PPS混合物通常以壓縮成型形狀或衝壓擠壓棒的形式提供。 PPS粉末在內部與短玻璃纖維混合。 短纖維用於防止纖維捆綁和玻璃團聚。 與長纖維賦予的增強材料相比,這些短纖維更多地充當填料。 然後將PPS – 玻璃纖維混合物加熱到接近PPS熔點(545⁰F/ 285⁰C)。 在高壓下,玻璃纖維 – 粉末混合物被鞏固並融合成所需的形狀。

由於用於壓縮成型和柱塞擠出的PPS的原材料形式是可變粉末混合物,因此無法根據PPS樹脂的ASTM標準進行認證。 此外,粉末和短玻璃纖維混合物不太可能滿足ASTM對40%玻璃纖維增強PPS的性能要求。

衝壓擠壓桿的一個特徵弱點是伸長率低。 該過程傾向於在每個壓榨周期之間形成「撲克籌碼」分層,因為更多的粉末混合物被添加並壓在它前面的固化材料上。 將柱塞擠壓桿彎曲成圓形時,效果很明顯。 通常,它會沿著一個分層打破並暴露其他分層。

除了長度短的缺點外,壓縮成型工藝還容易發生變化,導致品質和物理性能不一致。 它們包括混合比例差異,混合不均勻,乾燥和水分控制問題,空氣滯留以及對壓力和溫度的不準確控制。 此外,鑒於聚合物固有的低導熱性和粉末 – 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的熱迴圈,這可能會降解PPS聚合物。 在生產較大尺寸時尤其如此。 此外,由於模具側壁的摩擦損失而導致的成型壓力變化通常會產生壓縮成型形狀,其頂部和底部與中間部分具有不同的密度和物理性能。

相比之下,熔融擠出是一種連續的過程,使用樹脂供應商的均勻預複合的40%玻璃纖維增強Ryton R-4樹脂,該樹脂以顆粒形式進行測試和認證。 顆粒在擠出機筒中均勻熔化。 在德雷克控制內部壓力和輸出速率的剛性條件下,擠出機螺桿將熔化的Ryton R-4 PPS移動到所需坯料形狀的模具中。 然後,擠壓成型在嚴格控制的冷卻條件下均勻固化,從而最大限度地減少內部應力。

通過德雷克擠壓工藝生產的Ryton R-4 PPS毛坯形狀在整個橫截面和尺寸之間表現出一致的性能和均勻的可加工性。

日月潭 R-4 PPS 性能簡介

高強度

與未填充的PPS牌號相比,40%玻璃纖維增強的Ryton R-4最令人印象深刻的特徵之一是其極高的結構強度。 基於從擠出的Drake Ryton R-4型材中取出的性能值,Ryton R-4 240 PPS中的玻璃纖維增強材料使這種超高性能聚合物的彎曲模量比未增強的等級提高了近四倍。

在強度性能方面,它與其他超高性能熱塑性塑膠相比也令人印象深刻。 在日月潭PPS樹脂生產商索爾維進行的物理測試中,日月潭R-4 240 PPS的彎曲模量在室溫下比索爾維的玻璃纖維增強型KetaSpire PEEK高30%。 這種高強度與日月潭R-4固有的耐化學性和耐溫性相結合,導致高性能材料被廣泛用於井下 石油和天然氣行業 設備中的加工和注塑部件,如桿導向裝置和泵部件。

耐溫性

未填充的PPS具有相對較低的熱變形溫度和軟化點。 這些因素限制了該材料在許多需要在高溫下具有結構強度的嚴酷工況應用中的使用。 然而,Ryton R-4 PPS中40%的玻璃纖維增強材料顯著改善了聚合物的熱性能,並將這種超高性能熱塑性塑膠的固有優勢擴展到更廣泛的應用範圍。

數據表屬性顯示,在 203°F (95°C) 時,Ryton R-4 樹脂的熱變形溫度 (HDT) 與未填充 PPS 相比,在 509°F (265°C) 的溫度下測量得非常高。 重要的是要注意,HDT來自模制的樣品,纖維以最佳方式取向以進行測試。 實際的注塑成型零件或從毛坯形狀加工的零件不太可能達到這種最佳效果。 然而,高HDT使Ryton R-4 PPS與其他幾種超高性能熱塑性塑膠一起處於性能等級,用於電氣連接器,汽車發動機部件以及暴露在靜態負載下長時間高溫的井下石油和天然氣應用。

耐化學性

PPS在超高性能材料中具有非凡的耐化學性:在低於392 o F(200oC)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度,PPS的這一固有屬性使工程師能夠設計注塑成型和擠出部件,這些部件將在化學加工和石油和天然氣井下設備的極端操作環境中保持可靠的結構完整性和功能。

電氣性能、可燃性等級

日月潭R-4和其他牌號的PPS的介電性能是極端耐高溫聚合物中最好的。 這種高性能材料具有22kV/mm的介電強度,在25oC和1kHz時具有3.90的低介電常數,並且在一定溫度和頻率範圍內具有低耗散因數。

這種電氣性能特性與其 UL 94 V-0 和 5VA 可燃性等級相結合,是其在注塑成型和精密加工的電氣連接器和連接器主體中的應用背後的原因,這些連接器和連接器主體用於從核潛艇到石油和天然氣行業中使用的元件。

日月潭R-4 PPS的典型應用

高溫下結構強度、優異的電氣性能、可燃性等級及其耐化學性之間令人印象深刻的整體平衡,使日月潭 R-4 PPS 的注塑成型應用不勝枚舉。 德雷克塑料開發了尺寸穩定可靠的各種尺寸的毛坯形狀,這也為精密加工的部件打開了材料在苛刻的最終使用條件下的長期可靠性。 以下是德雷克塑料通過注塑和精密CNC加工生產的許多日月潭R-4 PPS元件的示例:

  • 無數關鍵 要求的應用包括高強度,防潮和防化學性,以及以合理的成本實現出色的電氣絕緣。
  • 由德雷克的日月潭 R-4 PPS 棒加工而成的等離子割炬絕緣子依賴於該材料在極端工作溫度下的高結構強度和穩定性。
  • 船舶裝船和井下電氣連接器和絕緣體 利用了日月潭 R-4 PPS 的電氣和熱絕緣性能、耐化學性和 UL 可燃性等級。
  • 由日月潭R-4製成的閥座和密封圈具有尺寸穩定性和強度,可承受井下環境中的高靜態載荷和溫度。