聚合物PPS的8大特性、6大应用、4大注意事项

PPS塑料(聚苯硫醚)是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，其突出的特点是耐高温、耐腐蚀和优越的机械性能。

PPS具有对称的刚性主链，是由重复对位取代的苯环和硫原子组成的结晶聚合物的一部分。PPS是具备高性能，高达280℃的高熔点，可以替代金属的特种工程塑料，位于聚合物性能金字塔的顶端，如图1所示。为此，基于PPS树脂的卓越性能，使其符合要求苛刻的工程塑料项目对材料的要求。

英文名称:Polyphenylenesulphide比重:1.36克/立方厘米成型收缩率:0.7%成型温度:300-330℃。它是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，其突出的特点是耐高温，耐腐蚀和优越的机械性能。PPS是含硫芳香族聚合物，线型PPS在350℃以上交联后成热固性塑料，支链型结构PPS为热塑性塑料。PPS是美国菲利普斯公司于1971年首先实现工业化生产的，专利到期后，日本的企业也开始研发和生产。日企比较典型的有日本的东丽公司，现阶段日本的产量已大于美国的产量。其他一些生产厂家也主要集中在美国、日本和欧洲。

全球五大PPS生产商为菲利普斯、东丽、泰科纳、宝理和日本油墨。我国的天津合成材料研究所、广州化学试剂二厂、四川自贡化学试剂厂、河北工学院化工系及广州化工研究所等单位曾有少量小试，但均无法稳定连续生产。目前国内PPS的销售商有上海联模化工等，到2000年，世界PPS的产量可达到5万吨/年。PPS的最大需求为日本占33%，北美占32%，西欧占19%，亚太占16%。

pps为一种白色粉末，平均分子量为0.4-0.5万，密度为1.3-1.8克每立方厘米，pps有十分优异的热性能。添加玻璃纤维增强后的热性能指标更高，在232摄氏度经5000h的热老化后，如玻璃纤维、碳纤维、填料等来增强其力学性能，改性后的pps能在长期工作负荷和热负荷的作用下保持高的力学性能和尺寸稳定性，因而可应用于温度高的受力环境中。

一、高性能聚苯硫醚树脂的特点

(1)高性能PPS树脂是一种具有高硬度的结晶聚合物。其晶体含量约为65%。结晶速度快、流动性好、成型周期短。

(2)优异的耐热性。其熔点可达275~291℃，热变形温度为135℃，玻璃纤维强化后热变形温度可达260℃。在空气和氮气中，聚苯硫醚的初始和弱化温度约为400℃，在700℃的空气中分解，在1000℃的惰性气体中仍能保持40%的重量。长期使用温度为200~240℃，气体阻隔热阻和长期连续使用的热稳定性优于目前所有的工程塑料。

(3)具有良好的力学性能。具有极高的刚性，表面硬度高，高湿条件下刚性下降极少，并具有优良的耐蠕变性和耐疲劳性、耐磨性，其耐磨性可通过填充氟树脂及碳纤维等润滑剂而大幅提高。

(4)具有优异的耐腐蚀性和耐化学性。除强氧化酸(如浓硫酸、硝酸等)外，还能承受其他酸、碱和盐的腐蚀，不溶于200℃以下的任何有机溶剂，其耐腐蚀性几乎相当于聚四氟乙烯。此外，PPS还具有良好的耐气候和辐射性能，其性能不会受到多次强紫外线和Y射线的照射以及中子辐射的影响。

(5)具有较小的吸水率(仅0.008%)和吸油率。较小的成型收缩和线膨胀系数，其产品尺寸稳定，变形小，即使在一些潮湿、油性腐蚀性气体环境中，仍能保持尺寸稳定性，因此可以用于精密成型。

(6)电性能优异。高性能PPS树脂在高温、高湿下体积电阻率变化很小，其介电常数随温度和频率变化很小，加之离子杂质含量低，能浸渍于260℃的焊锡槽中，所以足够承受表面焊接电子元件的热冲击，适用于对电性能有极高要求的产品。其电阻率高，介电性能低。

(7)高性能PPS树脂熔体黏度极低，流动性好。极易与玻纤润湿接触，因而易于填充，用其制备的玻纤或玻纤－无机填料增强注塑级粒料，抗冲击、抗弯、延展性极高。

(8)高性能PPS树脂对玻璃、铝、不锈钢等的粘接强度非常高。对玻璃的粘接强度甚至比玻璃的黏结力还要大。

二、高性能PPS树脂在工程塑料的应用

作为工程塑料，PPS成型材料具有许多优良特性，可代替金属、热固化性树脂等，为此被广泛应用于各个领域。

▷ 汽车零部件上的应用

汽车零部件用途是未来PPS应用最广泛的领域，如图2所示PPS应用于电驱动单元部件。因为PPS除了具有杰出的连续耐热性、耐药品性(汽油、机油等)等高性能外，还由于可提高生产效率(可注塑成型)，使成本大大降低。

图2 PPS应用于电驱动单元部件

图3 PPS应用于IC调节器

目前PPS除了可以取代以往使用的金属部件和酚醛树脂，PPS在新用途部件上的应用正在加速。特别是在以发动机相关机器为中心的驱动类、制动类、燃料类、照明类、冷却类零件和控制这些机器的控制类零件方面，PPS在汽车零件使用的详细情况如表1所示。

表1 PPS在汽车零部件用途明细表

▷ 住宅设施/OA/精密设备上的应用

住宅设备中以热水器为代表的用水相关设备多使用“超硬PPS(40%GF)”。这是由于“超硬PPS(40%GF)”除具有PPS的耐热水性以外，还具有耐压、韧性好的特点。正在逐步替代过去以黄铜为代表的金属材料和变形PPE材料。

因具备低结晶度性能而利于尺寸精度的“改性PPS(30%GF)”适用于精密设备零部件用途。同时，由于具有优异的低摩擦、低磨损性能，适用于对滑动特性有特殊需要的项目用途，如齿轮、轴承等。

在激光复印机、打印机等用途方面，多使用既具有PPS耐热固定性能，又有利于其他特殊类型，如齿轮或轴承周围滑动、导电等。其中PPS在住宅设施/OA/精密设备上的应用，如表2所示。

表2 PPS在住宅设施/OA/精密设备上的应用明细表

▷ 电气/电子零部件上的应用

在SMT工序中除高耐热性、精密成型性、尺寸稳定性等以外，PPS还具有不添加阻燃剂就可以达到UL-94V-0级的高度阻燃性。对于以连接器为代表的电气/电子部件来说，这些特性可以称为最好的成型材料。主要使用具有PPS一般特性和适当成型性的玻纤强化/非强化交联型PPS和线型PPS低毛刺型，适用于精密复杂的成型品，如连接器等。

此外，玻纤/矿物填充强化的交联型PPS和线型PPS适用于光学示波器，如对尺寸稳定性和刚性有要求。可超低压成型的PPS适用于微线圈及电子部件的密封。其中PPS在电气/电子零部件上的应用如表3所示。

表3 PPS在电气/电子零部件上的应用明细表

▷ 机械工业和化工领域上的应用

近年来，PPS通过化学改性与玻璃纤维、矿物填料或碳纤维等混配成复合材料制成成品在机械工业和化工领域上也被广泛的应用，其中PPS在机械工业和化工领域上的应用如表4所示。

表4 PPS在机械工业和化工领域上的应用

▷ 锂电池领域上的应用

锂电池是指在电化学体系中含有锂的电池，由于锂金属的化学性能比较活泼，对其进行加工处理的环境要求非常高，这也是锂电池没有被大规模应用的原因。随着信息时代的到来，以体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快为特点的微电子技术发展壮大，小型精细化设备不断增多的同时，对电池的要求也随之提高，由此，锂电池进入广泛实用阶段。而聚苯硫醚(PPS)具有优异的耐热性、绝缘性、电性能等特点，与锂电池领域对材料的要求相契合，是锂电池的“亲密伴侣”。

图4 锂离子动力电池盖板PPS绝缘环

▷ 环保领域上的应用

废气、废尘的主要排放源是钢铁厂、垃圾焚烧炉、热电厂、水泥厂、炭黑厂等领域，水泥厂可采用常温除尘的袋式除尘，但像钢铁厂、焚烧炉、电热厂这些领域产生的废气、废尘具有温度高、湿度大、腐蚀性等问题，这便要求除尘材料具有很强的耐高温、耐腐蚀等性能。

而纤维级PPS具有很高的热稳定性，可以在200~240℃下连续使用，即使在260℃的高温下放置1000h仍然能保持60%的强度。PPS的耐腐蚀性能更是与具有“塑料之王”之称的聚四氟乙烯相近，就阻燃性而言，PPS纤维制品不易燃，无需添加阻燃剂就可达到UL-94V-0标准。因此，PPS纤维制品在以上领域的应用可以大大提高除尘设备的使用寿命。其中，被应用最广泛的产品便是除尘滤袋。

图5 高温PPS滤袋

三、高性能PPS树脂成型作业的注意事项

高性能聚苯硫醚树脂由于具有优异的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性和尺寸稳定性，在工程塑料项目中广泛应用于电子电器、建筑、汽车、机械、航空航天等行业，但在进行PPS成型作业时还需注意以下几个方面：

(1)预干燥。当粒料干燥温度过高或干燥超过必要时间时，会出现色调和流动性的变化；

(2)料筒设定温度。合理的料筒温度一般设定在300~340℃之间，勿加热至350℃以上，特别是混合有PTFE(氟树脂)的产品，其温度范围为290~320℃，勿超过330℃以上；

(3)料筒内的停留时间。一般300℃时设定为60min以内，320℃时设定为30min以内；

(4)在发生树脂分解或类似事态时，需降低料筒温度排出料筒内残留的树脂。成型停止时，排出料筒内残留树脂后，请切断加热器电源。此外，还需遵从“废弃物处理及清扫的相关法律”委托指定的废弃物处理单位或地方自治体处理废料、转子、熔渣等。