高性能聚苯硫醚樹脂,授課老師：王雁冰匯報人：周如金,主要內容,聚苯硫醚簡介聚苯硫醚合成聚苯硫醚結構與性能聚苯硫醚應用,聚苯硫醚（PolyphenyleneSulfide）,定義：聚苯硫醚是聚芳硫醚類中重要的一種，是分子鏈中含有苯硫基的熱塑性聚合物。聚苯硫醚（PPS）分子主鏈由苯環(huán)和硫原子交替排列，結構規(guī)整性好。主鏈含大量的苯環(huán)賦予聚苯硫醚以剛性，硫醚鍵又提供一定的柔順性。,聚苯硫醚（Polyphenylenesulfide）,聚苯硫醚（PPS）呈白色或近白色，分子規(guī)整性好，結晶度最高可達75%，是一種硬而脆的聚合物。相對密度為1.36，熔點為280-290，玻璃化轉變溫度約為110。,聚苯硫醚（Polyphenylenesulfide）,聚苯硫醚（PPS)是一種新型的高性能熱塑性樹脂，具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性，絕緣性和耐腐蝕性，其熱穩(wěn)定性、機械強度、電性能等綜合性能。長期耐熱性高達220，屬于特種工程塑料。聚苯硫醚通過復合改性后，制成不同性能與品級的特種工程塑料來使用，是迄今為止世界上性價比最高的特種工程塑料，被稱為第一大特種工程塑料。,因其產(chǎn)能的增加和成本的下降，PPS又被列在了通用工程塑料的排行中，成為繼聚碳酸酯、聚醋、聚甲醛、尼龍和聚苯醚之后的第六大工程塑料。,PPS的合成,主要有溶液聚合法和自縮聚法溶液聚合法是以對二氯苯和硫化鈉為原料，在極性有機溶劑如六甲基磷酸三胺（HPT）或N甲基吡洛烷酮（NMP），溫度為175350、常壓下進行溶液聚合制備聚苯硫醚，反應副產(chǎn)物為氯化鈉，反應式為,PPS的合成,自縮聚法是以鹵代苯硫酚金屬鹽為原料，在氮氣保護下于200250下自縮聚制備聚苯硫醚，反應副產(chǎn)物為鹵化金屬鹽，反應式為：式中X為Br或Cl；M為Na，Cu，Li，K,PPS的合成,1.硫磺溶液法2.氧化聚合法3.Macallum法,PPS的合成,通常合成出來的PPS是一種平均分子量僅在4000-5000左右，而結晶度高達75的白色粉末。它的相對密度為1.362，熔點285，熔融指數(shù)高達30004000g/10min（343,0.5MPa負荷、2mm噴嘴下測試）。在170以下不溶于現(xiàn)已知的任何有機溶劑，這種低分子量的聚合物力學性能很低，只能作防腐涂層外，無法直接作為塑料使用。,PPS的合成,為了使PPS應用于塑料工業(yè)，必須對其熱處理以適當提高分子量并降低熔融指數(shù)通過對不同溫度下聚苯硫醚原粉熱處理后的紅外光譜分析，發(fā)現(xiàn)熱處理后聚苯硫醚分子結構中存在以下三種結構形式,PPS的合成,可見熱處理后均在線性分子鏈上出現(xiàn)了1,2,4三取代苯或二苯醚的現(xiàn)象，和結構是使聚苯硫醚鏈增長或支化，而結構是使聚苯硫醚交聯(lián)，三種結構均使它的分子量增大，熔融指數(shù)下降。三種結構與處理條件關系密切，在150350之間處理得到和的結構超過350的熱處理會出現(xiàn)型的交聯(lián)結構。在氮氣保護下即使溫度高于350也不會得到上式三種結構中的任何一種結構，可見熱處理后的結構除與溫度有關外，還與氧有關。較適宜的處理條件是在285300的空氣中進行，此時既不會形成處理過度，出現(xiàn)的不熔不溶的交聯(lián)結構，又會使聚苯硫醚的分子量增加，處理時間由所需的熔融指數(shù)確定。,PPS的結構與性能,從聚苯硫醚的大分子鏈的結構可以看出（1）它是以苯環(huán)和硫原子交替排列構成的線性或略帶支鏈的聚合物，分子鏈規(guī)整性強。由剛性苯環(huán)與柔性硫醚鍵連接起來的主鏈具有剛柔兼?zhèn)涞奶攸c，因此聚苯硫醚可以結晶（其原粉結晶度高達75，熔點高達285）。,（2）由于主鏈上苯環(huán)與硫原子形成了共軛，且硫原子尚未處于飽和，經(jīng)氧化可使硫醚鍵變?yōu)閬嗧炕晚炕蛘呤潜江h(huán)和相鄰大分子形成氧橋支化或交聯(lián)，但并沒使主鏈斷裂，因此熱氧穩(wěn)定性突出，最高連續(xù)使用溫度可達260，熱分解溫度可達522。,1.聚苯硫醚的結構,PPS的結構與性能,1.聚苯硫醚的結構（3）由于硫原子的極性被苯環(huán)共軛及高結晶度的束縛，整個聚合物呈現(xiàn)出非極性或弱極性的特點，因此電絕緣性和介電性以及耐化學介質性也很突出。（4）由于聚苯硫醚與許多的聚合物和添加劑有良好的相容性，因此可以通過共混、增強、合金化等手段改性，以提高其物理力學性能。,PPS的結構與性能,機械性能純PPS的機械性能不高，尤其是沖擊強度比較低。以玻璃纖維增強后可大幅度提高沖擊強度，由27J/m增加到76J/m，拉伸強度由67MPa提升到137MPa。PPS在負荷下的耐蠕變性好，硬度高，耐磨性高，還具有一定的自潤滑性。,熱性能PPS的耐熱性十分優(yōu)異，其Tg為110，熔點280-290，40%玻纖增強熱變形溫度260，可在220240溫度范圍內長期使用。在1000惰性氣體仍保持40%的重量。,2.聚苯硫醚的性能,PPS的結構與性能,(3)阻燃性氧指數(shù)高達44%以上，自身具有阻燃性；阻燃性可達到UL94V-0級；在制作阻燃產(chǎn)品時不需加入任何阻燃劑，保持了材料本身的高機械性能。(4)化學性能聚苯硫醚除了受強氧化性酸（如濃硫酸、濃硝酸和王水）影響外，不受大多數(shù)酸、堿、鹽的侵蝕，具有接近于聚四氯乙烯的化學穩(wěn)定性。在低于175以下不溶于現(xiàn)已知的任何有機溶劑，只有在175以上時才溶于氯代萘中。聚苯硫醚與一般有機溶劑如苯、冰醋酸、油類、酯類物質接觸時不會出現(xiàn)制品開裂。,PPS的結構與性能,(5)電學性能聚苯硫醚的介電常數(shù)很小，介電損耗相當?shù)?，表面電阻和體積電阻對頻率、溫度、濕度的變化不敏感，是優(yōu)良的電絕緣材料，它的耐電弧時間也較長。即使在高溫、高濕、高頻率條件下仍具有優(yōu)良的電性能。吸水率極低（0.03%左右），電絕緣性能好。(6)其它性能：PPS具有優(yōu)良的耐候性，耐輻射性，對紫外線、鈷60射線及射線均穩(wěn)定。廣泛用于電子、軍工、航空。,PPS的結構與性能,聚苯硫醚和改性聚苯硫醚的性能,P