精講聚砜類塑料第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二分子主鏈上含有砜基的聚合物，R和R′可為芳香基或脂肪基2第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二1、雙酚A型聚砜（普通型聚砜）：（Polysulfone)簡寫為PSU商品名：Udel3第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二2、聚芳砜（Polyarylsulphone)簡寫為PAS（商品名：Astrel）

4第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二3、聚醚砜（Polyethersulphone)簡寫為PES（商品名：Victrex）

具有優(yōu)異的耐熱性，突出的抗蠕變性和尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良的電絕緣性5第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚砜塑料的制備

1、雙酚A型聚砜（PSU）：成鹽反應(yīng)：縮聚反應(yīng)：目前牌號主要有P—1700、P-1710(注射級)、P—3500、P—3510(擠出級)、P-2530(電線電纜包覆級)。

6第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚砜塑料的制備

2.聚芳砜（PAS）熔融縮聚：溶液縮聚：7第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚砜塑料的制備

3.聚醚砜（PES）脫鹽法：8第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二脫氯化氫法：AB9第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚砜塑料的結(jié)構(gòu)與性能雙酚A型聚砜的結(jié)構(gòu)與性能

a.異丙撐基可減小分子間作用力，賦予聚合物一定的柔順性和良好的熔融加工性；非極性的甲基側(cè)鏈?zhǔn)咕酆衔锏奈鼭裥孕?；電性能有所提高，但對聚合物的耐熱性不利，致使PSU的Tg、熱變形溫度和最高連續(xù)使用溫度均低于PAS、PES。

10第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二b、醚鍵較異丙撐基更能增加分子鏈的柔順性，使聚合物的熔融加工性和在溶劑中的溶解性提高，同時也使聚合物的耐熱性有所降低。c、砜基上的氧原子對稱、無極性，主鏈上的硫原子處于最高氧化態(tài)，使聚合物的熱氧穩(wěn)定性好；此外，砜基與相鄰的兩個苯環(huán)組成了高度共軛的二苯砜結(jié)構(gòu)，形成了一個十分穩(wěn)固、剛硬、一體化的堅強體系，使得聚合物能吸收大量的熱能和輻射能而不至于使主鏈斷裂，因此，熱穩(wěn)定性好，熱分解溫度高達(dá)426℃，耐輻射性優(yōu)良，硬度大，力學(xué)性能優(yōu)。綜合而言，PSU分子鏈的剛性相當(dāng)大，致使聚合物的熔融流動溫度相當(dāng)高，熔體黏度大，熔體黏度對溫度敏感而對剪切速率不敏感。剛性鏈聚合物的靜強度很高，在受力時形變小，尺寸穩(wěn)定，耐蠕變能力強，但同時又使大分子鏈?zhǔn)芡饬ψ饔煤髿堄嗟膬?nèi)應(yīng)力難以消除，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。11第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二②聚芳砜PAS的分子主鏈可以看作是由高度共軛的二苯砜醚基和聯(lián)苯基組成的．由于硫原子處于最高氧化態(tài)、芳香環(huán)又難以氧化，因此，PAS的耐熱氧能力很高。與PSU相比，PAS的分子鏈中不含亞異丙基卻含大量的聯(lián)苯基，因而其耐熱性更加突出，但分子鏈中的醚鍵仍能提供一定的柔韌性，使其可在-240℃的低溫下使用。但是，PAS分子鏈的剛性大大超過PSU，因此．其熔體黏度更高，熔融流動性更差，更難以加工。

12第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二③聚醚砜與PSU相比，PES的大分子主鏈上不含對耐熱性和熱氧穩(wěn)定性不利的亞異丙基；與PAS相比，其分子主鏈中又不含使分子鏈過分剛硬的聯(lián)苯基，而是保留了使聚砜塑料具有高的耐熱性、熱氧穩(wěn)定性、力學(xué)性能和電絕緣性的二苯砜基，以及能賦于聚砜良好加工性的醚基，因此．PES兼?zhèn)淞薖SU和PAS的優(yōu)點，綜合性能優(yōu)于PSU和PAS。它的耐熱性優(yōu)于PSU而低于PAS，但加工性比PAS好．可用一般熱塑性塑料的加工方法加工，被稱為第一個綜合了高熱變形溫度，高沖擊強度和最優(yōu)良成型工藝性的工程塑料。

13第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚砜塑料的性能①雙酚A型聚砜

a、力學(xué)性能：

特點：抗蠕變能力很強，尺寸穩(wěn)定性很高，隨溫度升高力學(xué)性能下降幅度小

非晶態(tài)線性高聚物14第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二PSU的力學(xué)性能優(yōu)良，其拉伸強度和彎曲強度都高于聚碳酸酯、聚甲醛、ABS和聚酰膠等通用工程塑料，高溫下的力學(xué)性能保持率高。其沖擊強度在-60～120℃范圍內(nèi)變化不大。PSU的耐蠕變性能也十分突出，其蠕變值僅為0.14％-0.2％，且在較高溫度及較大負(fù)荷下的變化很?。秉c：抗疲勞性差，疲勞強度和壽命不如POM和PA，易出現(xiàn)應(yīng)力開裂。15第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二熱學(xué)性能

PSU具有突出的耐熱氧性，熱穩(wěn)定性：其最高使用溫度可達(dá)150～165℃。最低使用溫度可達(dá)-100℃，短期使用溫度達(dá)195℃．Tg為190℃，Td為426℃.16第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二電學(xué)性能PSU具有優(yōu)異的電學(xué)性能，在水及潮濕空氣中其電學(xué)性能的變化也程小，在190℃高溫下仍可保持良好的電學(xué)性能。

17第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二化學(xué)性能PSU可耐無機酸、堿及鹽，化學(xué)穩(wěn)定性較好，不耐濃硫酸及硝酸，可被極性有機溶劑，如芳香烴、酮類及鹵代烴等腐蝕．其耐輻射性優(yōu)良，但耐候性和耐紫外線性能不佳．

18第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚芳砜

力學(xué)、熱學(xué)性能

PAS琥珀色透明堅硬固體，相對密度為1.36g／cm3，折射率為1.65，吸水率為1.4％，收縮率為0.8％。

PAS的力學(xué)性能特別好，且力學(xué)性能受溫度影響很??；其硬度、耐蠕變性、耐磨性都優(yōu)于PSU。

與PSU相比，PAS的強度和耐熱性都有大幅度提高，拉伸強度提高25％，耐熱溫度由150℃提高到260℃，并且短期可在300℃下使用。19第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二化學(xué)性能

PAS的耐酸、堿及水蒸氣性優(yōu)良，對燃料油、烴油、硅油及氟里昂等穩(wěn)定，耐各種常用的工業(yè)溶劑，但不耐某些極性溶劑，如二甲基甲酰胺、丁內(nèi)酯等。電學(xué)性能

PAS的電性能優(yōu)異，適宜作C級絕緣材料，溫度和頻率對電性能影響很小。20第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚醚砜物理、力學(xué)性能

PES的相對密度為1.37,吸水率為0．43％，收縮率為0．6％．PES的透明性在聚酯類塑料中是最好的，其透光率可達(dá)88％，折射率為1.62，在透明塑料中是最大的．適于制造透鏡。PES具有在較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的機械性能的特點，其模量在-10℃到200℃幾乎不變，特別在100℃以上，它比任一種熱塑型樹脂都好。聚醚砜的耐蠕變性也極為突出，在180℃以下溫度范圍內(nèi)，其抗蠕變性是熱塑型樹脂中最優(yōu)異的一種。特別是其玻璃纖維增強牌號樹脂有時比熱固型樹脂還好。它尺寸穩(wěn)定性好，線膨脹系數(shù)小，溫度依賴性小，耐沖擊，具有與聚碳酸脂相同的耐沖擊性。

與PSU相比，PES的強度及耐熱性稍有提高，耐蠕變性極為突出，在較高溫度及較大負(fù)荷下，耐蠕變性仍極為優(yōu)異。21第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二PES的耐熱性耐熱等級高，熱變形溫度為200℃～220℃，連續(xù)使用溫度為180℃～200℃，玻璃化溫度高達(dá)225℃。在-150低溫下不會脆裂。

22第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二化學(xué)性能

PES具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性，可耐酸，堿、鹽、油、潤滑脂、脂肪族烴和醇等，但不耐極性有機溶劑，如酮、酯、氯仿等。

在水中不會水解，可耐150℃～160℃熱水或蒸汽，在高溫下仍具有較好的耐酸和堿性能。

23第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚砜塑料的缺點：耐有機溶劑性差成型溫度高制品易應(yīng)力開裂疲勞強度低24第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚砜塑料的改性玻璃纖維增強聚砜：力學(xué)性能可進(jìn)一步提高：強度、模量、剛性、抗蠕變性、尺寸穩(wěn)定性，抗疲勞性、耐熱性；降低成型收縮率和線膨脹系數(shù)；但脆性增加、斷裂伸長率降低。25第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二填充改性：26第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚砜合金以PSU合金為主，主要改善耐溶劑性、耐應(yīng)力開裂性、耐沖擊性、熔融加工型、電鍍性等。27第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二12.4聚砜塑料的成型加工PSU的成型工藝性熔體粘度對溫度敏感性高于壓力熔體的熱穩(wěn)定性好冷凝溫度高，內(nèi)應(yīng)力難以自行消除加工前干燥成型收縮率小熔體粘度大，模具要求28第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二PAS的成型加工加工特性

PAS其熔體黏度高，流動性差，因此加工十分困難?？刹捎米⑸?、擠出、壓制等方法成型加工。另外，加工前應(yīng)對其物料進(jìn)行充分干燥。29第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二PES加工特性PES的熔體為假塑性流體，即熔體表現(xiàn)黏度隨簡切速率的增加呈下降趨勢，但下降幅度并不大．當(dāng)PES在正常加工溫度范圍內(nèi)長時間或多次受熱時，會出現(xiàn)熔體增稠的現(xiàn)象，可能是分子鏈產(chǎn)生支化或輕度交聯(lián)所致，因此加工時應(yīng)嚴(yán)格控制熔體在設(shè)備中的停留時間．一般不應(yīng)超過40min．加工前粒料應(yīng)進(jìn)行干燥，使含水量降至0.12％以下。干燥條件為120～140℃、10h或160℃、3h以上。PES的熔融溫度范圍較窄，大約為315-335℃，熔體冷卻速率較快，因此，應(yīng)采用較高的注射速率；以避免熔料充模流動性變差而使制品欠料．PES在成型時一般均形成無定形結(jié)構(gòu)，因此擠出時的出模膨脹率較小，注射時的收縮率也較小，但當(dāng)加入少量的成核劑時也會形成晶體結(jié)構(gòu)。

30第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二PES的成型加工可以按照熱塑性塑料的方法加工31第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二32第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二雙酚A型聚砜塑料的應(yīng)用（一）、汽車、航空領(lǐng)域：在航空航天和汽車制造領(lǐng)域，PSU適用于制作防護(hù)罩元件、電動齒輪、蓄電池蓋、雷管、電子發(fā)火裝置元件、燈具部件、飛機內(nèi)部配件和飛機外部零件、宇航器外部防護(hù)罩等。PSU還可以制作照明器擋板、電傳動裝置、傳感器。（二）、衛(wèi)生、醫(yī)療領(lǐng)域：PSU完全符合衛(wèi)生要求，能經(jīng)得起130℃蒸汽反復(fù)消毒，用于衛(wèi)生醫(yī)療器械可代替不銹鋼、鋁等以降低成本。用PSU制作的醫(yī)療制品較玻璃制品成本低、而且不易破裂，故用于儀器外殼、齒科儀器、心瓣盒、刀片清理系統(tǒng)、軟接觸鏡片的成型盒、微型過濾器、透析膜等。33第33頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二（三）、日用品應(yīng)用領(lǐng)域：用PSU制作的日用品主要為耐熱耐水解的產(chǎn)品，有加濕器、蒸汽熨斗、照相機盒、放映機元件等。（四）、粘合劑、涂料：所有帶硅烷的聚砜均可作為粘合劑。用于上漿玻纖和石墨纖維，制作復(fù)合材料。用石墨織物增強的帶硅烷基的PSU可制作升降舵等飛機部件。PSU和固體潤滑劑聚四氟乙烯并用，可制作耐磨性涂料。（五）、工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域：PSU還可以制造各種化工加工設(shè)備，有泵外罩、塔外保護(hù)層、食品加工設(shè)備、污染控制設(shè)備、奶制品加工設(shè)備及工程、建筑、化工用管道等。34第34頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二聚醚砜的應(yīng)用聚醚砜的這些性能特點決定了它擁有的多種性能。適用于制造高強度、低蠕變性、高尺寸穩(wěn)定性、能在較高溫度下使用的制品，廣泛應(yīng)用于電子電器、機械設(shè)備、交通運輸、醫(yī)療、食品等領(lǐng)域：

（1）電器電子領(lǐng)域因為它具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性、耐熱、阻燃、可耐焊錫、耐各種清洗劑，可鑲嵌金屬件、與環(huán)氧樹脂黏結(jié)性好等，故可作H級絕緣材料用。主要制品有：線圈骨架、電位計的外部底座、吹風(fēng)器零件、印刷電路板、按鈕式開關(guān)、可控硅的絕緣體、電動工具馬達(dá)的絕緣體、打印機、送風(fēng)機、繼電器等的線圈骨架、DIP開關(guān)，各類插接件。

35第35頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二(2)機械領(lǐng)域利用其高溫抗蠕變