聚苯硫醚（PPS）概覽

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，在392°F（200°C）以下，沒有已知的溶劑可用於這種高性能熱塑性塑膠。 它的其他顯著特性是其固有的阻燃性、電氣性能和高機械強度。 大多數商業級 PPS 在不添加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聚合物表現出良好的全面性能，但纖維增強的加入顯著提高了其韌性、結構和熱性能。 熱變形溫度增加兩倍，彎曲模量增加三倍以上，這是 40% 玻璃纖維增強 PPS 的使用量遠遠高於未填充等級的主要原因，用於暴露在更高熱條件下的承重、模塑和機加工部件。

PPS樹脂供應商，等級

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（Chevron Phillips）收購PPS業務，擴大了公司的聚合物產品群組，推出了廣泛的日月潭 ® PPS牌號系列，其中包括含有玻璃和碳纖維增強材料的配方以及其他性能增強添加劑。 最常見的日月潭牌號是 40% 玻璃纖維增強的 日月潭 R-4 PPS。

自聚合物開發和商業化以來，全球可用的PPS等級的種類已顯著增加。 樹脂配方具有熔融加工特性，專為注塑成型、吹塑成型、粉末塗層和擠出成型等工藝而設計。 PPS產品改性提供了超越未填充PPS聚合物性能的性能增強，包括添加玻璃和礦物增強材料以提高強度，以及耐磨添加劑。

時至今日，索爾維仍是全球領先的PPS樹脂和化合物供應商之一，這些樹脂和化合物用於噴射成型 和擠出成型。 其產品範圍包括未填充的等級，以及幾種用玻璃纖維和礦物纖維和玻璃纖維的組合增強的配方。

塞拉尼斯是全球另一家高性能聚合物生產商，提供Forton®品牌的多種聚苯硫醚牌號。 其產品線包括未填充、玻璃纖維和礦物增強等級以及其他配方，以改善基本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。

Drake 開發的 Ryton 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工程材料中的主要主力，五十年來為各行各業的無數應用提供服務。 然而，在其歷史的大部分時間里，它的主要用途是用於注塑成型零件。 在零件配置過於複雜或數量對於注塑模具投資來說太少的加工應用中，它的潛力要小得多。 限制因素是缺乏高品質的可加工型材，而這些型材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，Drake 投資了該技術，生產 40% 玻璃纖維增強的 Ryton R-4 PPS，具有各種可加工的棒材和板材尺寸。 由於 Drake 的 Ryton R-4 PPS 形狀由 100% 原生 Ryton R-4 240 樹脂擠出而成，因此材料的性能處於最佳水平，並且可獲得 ASTM D-4067 PPS 000G40 和 ASTM D-6358 PPS 011G40 的材料認證。

玻璃纖維填充的 PPS 混合物通常以壓縮成型形狀或柱塞擠塑棒的形式提供。 PPS粉末在內部與短玻璃纖維混合。 短纖維用於防止纖維束束和混合物中的玻璃團聚。 與長纖維賦予的增強劑相比，這些短纖維更多地充當填充劑。 然後將 PPS – 玻璃纖維混合物加熱到接近 PPS 的熔點 （545⁰F/ 285⁰C）。 在高壓下，玻璃纖維-粉末混合物被固結並融合成所需的形狀。

由於用於壓縮成型和柱塞擠出的PPS的原料形式是可變粉末混合物，因此無法通過PPS樹脂的ASTM標準認證。 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。

柱塞擠壓棒的一個特徵弱點是伸長率低。 該過程往往會在每個壓榨周期之間形成「撲克籌碼」分層，因為會添加更多的粉末混合物並將其壓在前面的固化材料上。 當將柱塞擠壓桿彎曲成圓形時，效果很明顯。 通常，它會打破一個分層並暴露其他分層。

除了長度短的缺點外，壓縮成型工藝還容易出現變化，從而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、乾燥和濕度控制問題、空氣滯留以及壓力和溫度控制不準確。 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。 在生產較大尺寸的產品時尤其如此。 此外，由於沿模具側壁的摩擦損失導致的成型壓力變化通常會在頂部和底部與中間部分產生具有不同密度和物理性能的壓縮成型形狀。

相比之下，熔融擠出是一個連續的過程，使用樹脂供應商的均勻預混 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 Drake 控制內部壓力和輸出速率的嚴格條件下，擠出機螺桿將熔融的 Ryton R-4 PPS 以所需的坯料形狀通過模具。 然後，在嚴格控制的冷卻條件下，擠出的形狀被均勻凝固，從而最大限度地減少內部應力。

通過Drake的擠出工藝生產的Ryton R-4 PPS型材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。

Ryton 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 Ryton R-4 最令人印象深刻的特性之一是其極高的結構強度。 根據從擠出的 Drake Ryton R-4 型材中提取的性能值，Ryton R-4 240 PPS 中的玻璃纖維增強材料將這種超高性能聚合物的彎曲模量提高了近四倍，比未增強的等級高出近四倍。

在強度性能上，它與其他超高性能熱塑性塑膠相比也令人印象深刻。 在Ryton PPS樹脂生產商Solvay進行的物理測試中，Ryton R-4 240 PPS的彎曲模量在室溫下比Solvay的玻璃纖維增強 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，使得這種高性能材料在井下 石油和天然氣工業 設備中被廣泛用於機加工和注塑部件，例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高溫下結構強度的惡劣工況應用中的使用。 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推向更廣泛的應用範圍。

數據表的特性顯示，Ryton R-4 樹脂的熱變形溫度 （HDT） 為 509°F （265°C），而未填充的 PPS 為 203°F （95°C），令人印象深刻。 需要注意的是，HDT 來源於模製的樣品，其纖維經過精心設計，適合測試。 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結果。 儘管如此，高 HDT 使 Ryton R-4 PPS 與其他幾種超高性能熱塑性塑膠處於性能等級中，可用於電氣連接器、汽車發動機部件以及在靜態負載下長時間暴露在高溫下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°F（200°C）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出注塑成型和擠出元件，這些元件將在化學加工和油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

Ryton R-4 和其他等級的 PPS 的介電性能是耐極端溫度聚合物中最好的。 這種高性能材料具有 22kV/mm 的介電強度，在 25°C 和 1kHz 時的介電常數為 3.90，並且在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，使其用於注塑成型和精密加工的電氣連接器和連接器主體，這些連接器和連接器主體的應用範圍從核潛艇到石油和天然氣工業中使用的元件。

Ryton R-4 PPS的典型應用

Ryton R-4 PPS 在高溫下的結構強度、出色的電氣性能、可燃性等級和耐化學性方面的整體平衡令人印象深刻，因此可用於無數注塑成型應用。 Drake Plastics開發了各種尺寸的尺寸穩定和可靠的型材，使該材料在惡劣的最終使用條件下的長期可靠性也適用於精密加工的部件。 以下是 Drake Plastics 通過注塑成型和精密 CNC 加工生產的許多 Ryton R-4 PPS 元件的示例：

  • 無數應用 ，其關鍵要求包括高強度、防潮和耐化學腐蝕，以及以合理的成本提供出色的電氣絕緣。
  • 由 Drake 的 Ryton R-4 PPS 棒加工而成的等離子火炬絕緣子依賴於該材料的高結構強度和在極端工作溫度下的穩定性。
  • 船舶和井下電氣連接器和絕緣體 充分利用了 Ryton R-4 PPS 的電氣和熱絕緣性能、耐化學性和 UL 可燃性等級。
  • 由 Ryton R-4 製成的閥座和密封環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高溫。