聚苯硫醚结构、性能和应用.（全文完整）

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　聚苯硫醚的结构、性能和应用

　聚苯硫醚具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，广泛地应用在航空航天、军事领域、电子电器.、石油化工、机械、仪表仪器、家用电器、食品医药、汽车灯具、接插件、传感器、纺织机械配件、防腐设备等。

　1、聚苯硫醚结构 聚苯硫醚结构式：ns 聚苯硫醚的化学结构简单而又巧妙每一个芳香环和一个对应的硫原子交互变化，两个以单键隔开的相邻双键之问，发生兀电子的部分交叠，使能量进一步降低，从而形成稳定的共轭结构。共轭的兀电子云具有较强的非局域和极化特性，从而使它在电、磁、光等方面成为一种重要的材料。

　PPS结晶度的测定方面,X光衍射法测得的PPS原粉的结晶度约为75%,熔融比焓法测定PPS的结晶度达70.8%(100%PPs结晶熔融热焓为80.45 J/mol),复合材料级PPS树脂结晶速度快,而且在挤拉工艺过程中即可达到40%～50%的结晶。PPS结晶结构如下：

　聚苯硫醚是一种结晶性的聚合物。未经拉伸的纤维具有较大的无定形区（结晶度约为 5%），拉伸纤维在拉伸过程中产生了部分结晶，（增加至 30%），如在130—230℃温度下对拉伸纤维进行热处理，可使结晶度增加到 60—80%。

　2、聚苯硫醚的基本特性 PPS 是一种由苯环和硫原子交替排列构成的线型高分子半结晶化合物。苯环的刚性结构由柔性的硫醚键连接起来,赋予了其优良的耐热性、阻燃性、耐化学药品性以及与无机填料的良好亲合性,此外还具备较佳的流动性。基本性能见表1:

　 表 1 PPS 的基本性能 项目 断裂强度 ( cN/ dt ex) 断裂伸长 ( %) 抗张模量 ( cN/ dt ex) 密度 ( g/ cm3) 熔点 ( ℃

　) PPS 3. 8～4. 6 25～40 400～485 1. 34 285

　项目 回潮率 ( %) 极限氧指数 ( %) 介电常数 介电强度 ( kW/ m m) PPS 0. 2～0. 3 38 3. 9～5. 1 13～17

　（1）优良的耐热稳定性 PPS 在 260℃以上开始表现变形,在空气中于降解温度为 700℃，经美国 U L认证可在 200—240℃下连续使用，在高荷重下热变形温度高达 2 6 0℃以上，同时具有极佳的焊锡耐热性。PPS 在低于 400℃的空气或氮气中基本上无重量损失，表现出良好的耐热性，即使在 1000℃惰性气体中仍能保 40%的重量,这些都肯定了其短期耐热性和长期连续使用的热稳定性均优。

　(2)优异的耐腐蚀性能 PPS 树脂的耐腐蚀性能与聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene

　，PTFE)相近,能抵抗酸、碱、氯代烃、烷烃、酮、醇、酯等化学品的侵蚀,在 200℃以下几乎不溶于任何化学溶剂。其对部分化学品的耐腐蚀性能见下表。

　表 2 PPS 的耐化学腐蚀性 项目 强度保持率/% 48%硫酸 10%盐酸 浓盐酸 浓磷酸 醋酸 甲酸 10%氢氧化钠 100 100 100 95 100 100 100

　30%氢氧化钠 四氯化碳 三氯甲烷 甲苯 10%硝酸 浓硝酸 浓硫酸 100 100 100 75～90 75 0 10 （3）优异的阻燃性能 PPS 树脂的氧指数为 46—53，在火焰上能燃烧，但不会滴落，且离火自熄，不需添加阻燃剂就可以达到 UL—9 4 V—0 阻燃标准] 。此外研究证明，PPS 燃烧安全性高，阻燃时间、续然时间及损毁长度都达到 GB 8965 一 1998 及 GA 10 一2002 标准要求。

　(4)优异的绝缘性 PPS树脂的介电常数为3.9一5.1,介电强度(击穿电压强度)为1 3一17 k v/m m, 电导率在 10-18 ～10 -15 S/cm 区间，若在高真空（1.33×10 -3 P a）条件下可以低达 10-20 S/cm，在高温、高湿、变频等条件下仍能保持良好的绝缘性,所以 PPS 作为性能优异的绝缘材料而被广泛使用。

　（5）良好的加工成型性 PPS 熔融温度较高,但熔体粘度低,流动性好,易于成型加工。可以用挤出、注射、压制等许多方法进行成型加工。在高温下,机械性能下降少,具有卓越的耐蠕变性能和耐疲劳性。

　3、聚苯硫醚的应用 PPS 由于具有优良热稳定性、耐化学腐蚀性、阻燃性、良好的绝缘性等综合性能,故被广泛应用各个不同领域，下面就 PPS 在几个重要领域的应用做简单介绍。

　（1）电子电气行业 电子电气工业是我国发展最快的产业之一，并已成为国民经济的支柱产业。我国正逐步取代日本成为全球电子电器的加工制造基地。电子电气工业是 PPS应用最早，目前也是用量最大的一个领域。PPS 在电子电气领域的用量约占 PPS

　总消费量的 40%左右，尤其是美国聚苯硫醚消费量的一半都集中在电子电气应用上，聚苯硫醚在电子电气领域使用总量的 60%一 65%被用于制作工业电器设备元件上，它可用于制备线圈骨架、连接器、接线器、接插件、电磁调节盘、电视高频头轴、继电器、微调电容器、电解电容器、接触断路器、保险丝支架、线圈管、开关、电动机转筒、电容器护罩、刷柄、磁传感器感应头、收录机、磁疗器、半导体及 I C 元件、熔断器、变压器、电子马达、电阻器、电磁调节阀、电熨斗、电饭煲、熔丝支持件、印刷基板、电路片支持物、电子零件、V T R 零件、熨斗零件、调理器零件、电锅零件、电子零件洗净处理具、热敏电阻等零部件及封装材料。

　（2）汽车工业 汽车工业是 PPS 用量增长最快的一个领域。PPS 的热稳定性以及耐化学腐蚀性决定了其材料不会受汽车燃料中化学成分的腐蚀，另外其强度高，相对金属材料具有质量轻，价格低等优点，为它在汽车行业中得到广泛应用奠定了基础。PPS常用于制备点火器、加热器、化油器、离合器、变速器、齿轮箱等，随着聚苯硫醚复合材料的发展，现在，还被用来制造汽车底盘等，相信在未来 PPS 材料还会在汽车行业中有更为广阔的应用空间。

　（3）机械行业 PPS 具有的高强度、高模量的特性使之在机械行业有广泛的用途。泵壳、泵轮、阀、齿轮、滑轮、风扇、机械密封及外罩材料仪器仪表零件等都可采用 PPS树脂，并特别适合于制备用于高热、强腐蚀环境下油井深处作业的机械部件。

　（4）化工行业 PPS 在该行业中的应用主要依赖于它的耐化学腐蚀性，如化工设备中的反应釜、试剂储备装置、管道等都不可避免要与化学物质直接接触，故要求其有较好的耐化学腐蚀性，而 PPS 正具备这种特性，故在该领域有较为广泛的应用。

　（5）电力行业 电力设备高压输电绝缘子、变压器材料等。另外，聚苯硫醚树脂还可以加工成纤维和薄膜。

　由于具备优良的绝缘性和热稳定性，用 PPS 纤维制成的过滤袋对含有化学腐蚀性的烟气粉尘特别适应，使用寿命长，除尘效果优，已成为电厂

　燃煤锅炉烟气除尘的首选滤料，该应用目前还处于推广阶段，总之，聚苯硫醚新型滤料在袋式除尘行业具有相当的前景。

　（6）国防和航空领域 PPS 复合材料质量轻，强度高，一再国防和航空领域有了大量应用。军事上用于导弹和战机的材料，大大提高了其性能，美国在歼击机和战斗机上大量使用复合材料 F－22 的结构质量系数为 27.8％ 先进复合材料的用量已达到 25％以上，军用直升机用量达到 50％以上。在航空领域，PPS 材料用于大型客机的涡轮发动机涂层，飞机行李架、座椅骨架、机仓护墙、机翼等，如空客 A340/A380飞机机翼前缘应用碳纤维增强的聚苯硫醚复合材料。