特種工程塑料

  PPS

特種工程塑料

   特種工程塑料亦稱高性能聚合物，一般均為根據(jù)特殊用途需求而研制，與通用工程塑料相比具有獨特、優(yōu)異的物理性能，長期使用溫度在150℃以上。特種工程塑料包括聚苯硫醚（PPS），聚醚醚酮（PEEK），聚砜（PSF），聚酰亞胺（PI），聚芳酯（PAR），液晶聚合物（LCP）。

   因特種工程塑料的難燃性，高熱穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度高，電性能優(yōu)良，已廣泛應(yīng)用于電子、汽車、航空航天、精密器械，5G通信等高新技術(shù)行業(yè)。特種工程塑料在智能服裝，智能醫(yī)療等領(lǐng)域也具有廣大的應(yīng)用潛能。

PPS樹脂介紹

聚苯硫醚(PPS)是一種重要的半結(jié)晶性的熱塑性樹脂。PPS 分子主鏈由苯環(huán)和硫原子交替連接形成，沒有側(cè)鏈，因此具有較好的鏈對稱性和規(guī)整性，從而使其具有較好的結(jié)晶能力。主鏈上剛性結(jié)構(gòu)的苯環(huán)，使得其分子鏈比較剛性，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在85℃左右，蠕變量較低，彈性模量高。

  PPS分子結(jié)構(gòu)中含有高度穩(wěn)定的化學(xué)鍵，形成一個具有熱穩(wěn)定性的晶體點陣,使其對熱降解和化學(xué)反應(yīng)均具有很高的分子穩(wěn)定性，PPS的熱變形溫度一般大于260℃，可在180~220℃溫度范圍使用。此外PPS的電性能十分突出，與其它工程材料相比，其介電常數(shù)與介電耗損角成切值都比較低，并且在較大的頻率、溫度及溫度范圍內(nèi)變化不大；此外還具有高剛性、尺寸穩(wěn)定性、加工性能好等特點。由于剛性較高，需要通過添加填料或者共聚改性等方式提高韌性或抗沖擊強(qiáng)度。

PPS樹脂合成方法

聚苯硫醚(PPS)有很多種合成方法，如：Phillips法，硫磺溶液法，氧化聚合法，對鹵代苯硫酚熔融或溶液縮聚法，硫化氫法等等。以下介紹三種方法

1.Phillips法(硫化鈉法)：

   該方法是世界上工業(yè)化生產(chǎn)PPS最早的方法，也是目前最主要的工業(yè)化生產(chǎn)方法之一。是使用基本等摩爾比的對二氯苯和無水硫化鈉，在極性有機(jī)溶劑中，通過氮氣保護(hù)下在170-350℃，壓力為6.87MPa下進(jìn)行聚合，通過縮合反應(yīng)生成線性聚苯硫醚的溶液縮聚法。常用的極性有機(jī)溶液包括酰胺類，內(nèi)酰胺類和砜類化合物等。

該方法工藝路線短，產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

2. 硫磺法：

   由四川大學(xué)陳永榮教授團(tuán)隊研發(fā)。將對二氯苯和硫磺在六甲基磷酰三胺或N-甲基吡咯烷酮中于175-250℃溫度范圍內(nèi)，在常壓下發(fā)生縮聚反應(yīng)生成PPS。反應(yīng)為兩步進(jìn)行，先是硫磺在極性有機(jī)溶劑中于還原劑及助劑反應(yīng)被還原為S2-，之后S2-與對二氯苯進(jìn)行常壓聚合。

該方法避免了硫化鈉在儲存中存在的氧化，吸潮等問題，同時省去了硫化鈉法的脫水步驟，縮短了生產(chǎn)周期，降低能耗。硫磺法也是目前最主要的工業(yè)化生產(chǎn)方法之一。

3.氧化聚合法：

   由早稻田大學(xué)E.Tsuchida和K.Yamamoto提出，被稱為劃時代的制造方法。采用二苯基二硫化物，以氧氣為氧化劑，路易斯酸為催化劑，常溫常壓條件下反應(yīng)制得PPS。

  該方法產(chǎn)率接近100%，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)品為完全得線性直鏈結(jié)構(gòu)。但是制備的PPS分子量不夠高，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)還存在少量雙硫鍵，還不能進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

PPS的應(yīng)用

   PPS工程塑料：聚苯硫醚用量的80%以上是通過于增強(qiáng)纖維或填料制成的復(fù)合增強(qiáng)改性材料來實現(xiàn)的，除此之外，也可將聚苯硫醚與其他高聚物進(jìn)行共混改性制備聚苯硫醚，提高其韌性，抗沖擊強(qiáng)度，以擴(kuò)展其用途。

   目前主要的品種有PPS/PA(聚酰胺)、PPS/PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯)以及PPS/PTFE (聚四氟乙烯)等。PPS塑料在汽車行業(yè)用量大，可以用于生產(chǎn)汽車制動裝置、導(dǎo)向系統(tǒng)、燈座、散熱器零件等零部件的生產(chǎn)。PPS塑料用于電子電氣行業(yè)也相當(dāng)廣泛，常用于制造電氣插座、繼電器、電子儀表盤、，電容器保護(hù)罩；也可用于制造微電子零件，如電容器、電阻器等；也可用于家電產(chǎn)品零件，如熨斗、電鍋、微波爐的零部件。

   PPS薄膜：將薄膜級PPS熔體進(jìn)行擠出成型，形成0.1-2mm厚度的片材，再經(jīng)雙向拉伸定型得到厚度1～100μm的聚苯硫醚薄膜。PPS薄膜因其優(yōu)異的絕緣性，主要用于電氣絕緣材料，電子部件，能夠提高機(jī)器的效率。在5G通信方面，PPS薄膜應(yīng)用在柔性印刷電路中將減少通信設(shè)備在高頻段的傳輸損耗。其次，它將有助于穩(wěn)定溫度和濕度范圍區(qū)間的高速通信，能夠為5G提供快速數(shù)據(jù)傳輸速率。

   PPS纖維：PPS纖維主要作為特種功能過濾材料, 主要用于火力發(fā)電廠、燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐以及取暖燃煤鍋爐粉塵濾袋的過濾織物。另外, 還可用作干燥機(jī)用帆布、縫紉線、各種防護(hù)布以及防霧材料, 耐輻射材料，高溫阻燃防護(hù)服等。PPS纖維可以制成超細(xì)旦PPS纖維，以提高過濾料的過濾精度和過濾性能，也可以對PPS進(jìn)行改性或者與聚酰胺，炭黑等材料進(jìn)行共混紡絲，來提高PPS纖維的韌性，耐磨性和使用壽命。

發(fā)展前景和期望

   目前PPS的生產(chǎn)公司主要分布在中國、日本、美國、德國等國家。而日本和美國的PPS總產(chǎn)能占全球的60%以上。日本的Toray東麗公司，Kureha吳羽化學(xué)公司，DIC公司和美國的Phillips菲利浦公司在研發(fā)PPS技術(shù)方面有四十年以上的經(jīng)驗，PPS產(chǎn)品種類豐富，生產(chǎn)規(guī)模龐大，產(chǎn)品質(zhì)量高。

   2020年，中國對PPS的需求量為6.35萬噸，占全球一半左右，并且需求量逐年遞增。但是2020年國內(nèi)PPS產(chǎn)量為5.89萬噸，不能滿足龐大需求，而且國內(nèi)很多PPS產(chǎn)品依賴進(jìn)口。主要原因是國產(chǎn)PPS質(zhì)量也略低于日本和美國產(chǎn)的PPS，并且對于某些PPS產(chǎn)品，國內(nèi)大部分企業(yè)無法生產(chǎn)，很多工藝技術(shù)仍是處于探索中。

   因此我國還需要加強(qiáng)對PPS產(chǎn)品種類的研發(fā)，實現(xiàn)PPS的差異化生產(chǎn)，同時需要找出最優(yōu)的生產(chǎn)工藝。我國PPS生產(chǎn)企業(yè)可以對東麗公司，菲利浦公司的相關(guān)專利進(jìn)行分析和比較,找出與其生產(chǎn)工藝上的差距,并進(jìn)行設(shè)備和工藝路線的改進(jìn)與優(yōu)化，以降低我國企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品性能、開發(fā)出高性能和專用性的新產(chǎn)品,提高自身的市場競爭力。

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