聚苯硫醚(Polywel PPS)
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聚苯硫醚(Polywel PPS)
聚苯硫醚(PPS)概述
聚苯硫醚，通常稱為PPS，是一種半結(jié)晶熱塑性塑料，具有聚合物結(jié)構(gòu)，使其具有顯著的耐化學(xué)性。 事實(shí)上，對(duì)于這種高性能的熱塑性塑料，目前還沒有低于200°C（392°F）的已知溶劑。 它的其他顯著屬性是其固有的阻燃性、電氣性能和高機(jī)械強(qiáng)度。 大多數(shù)商業(yè)等級(jí)的 PPS 無需阻燃添加劑即可達(dá)到 UL 94 V-0 可燃性等級(jí)。
雖然未改性的PPS 聚合物具有良好的綜合性能，但添加纖維增強(qiáng)材料可顯著提高其韌性、結(jié)構(gòu)和熱性能。 熱變形溫度增加了兩倍，彎曲模量增加了三倍多，這些都是40%玻璃纖維 PPS 比未填充牌號(hào)更多地用于暴露在較高熱條件下的承重模塑和機(jī)加工技術(shù)支持的主要原因。
PPS 樹脂供應(yīng)商，等級(jí)
PPS 于 1972 年由 Phillips Petroleum 以Ryton?品牌開發(fā)和商業(yè)化，被認(rèn)為是最初的高性能工程熱塑性塑料。 索爾維從雪佛龍菲利普斯公司收購了PPS業(yè)務(wù)，擴(kuò)大了公司的聚合物組合，推出了廣泛的Ryton? PPS產(chǎn)品系列，包括含有玻璃和碳纖維增強(qiáng)劑及其他性能增強(qiáng)添加劑的配方。 最常見的 Ryton 等級(jí)是 40% 玻璃纖維增強(qiáng)Ryton R-4 PPS 。
自聚合物開發(fā)和商業(yè)化以來，全球可用的PPS 等級(jí)的種類已顯著增加。 已開發(fā)出具有熔體加工特性的樹脂配方，適用于注塑、吹塑、粉末涂層和擠出加工。 除了未填充的 PPS 聚合物性能之外，PPS 產(chǎn)品的改進(jìn)包括添加玻璃和礦物增強(qiáng)材料以提高強(qiáng)度，以及耐磨添加劑。
如今，索爾維仍然是全球領(lǐng)先的注塑和擠出用PPS 樹脂和化合物供應(yīng)商之一。 其產(chǎn)品范圍包括未填充等級(jí)，以及幾種用玻璃纖維以及礦物和玻璃纖維組合增強(qiáng)的配方。
塞拉尼斯，另一家全球高性能聚合物生產(chǎn)商，以Forton?品牌提供幾種聚苯硫醚等級(jí)。 其產(chǎn)品線包括未填充、玻璃纖維和礦物增強(qiáng)等級(jí)以及其他配方，以改善基本 PPS 聚合物的特定性能。 除了性能增強(qiáng)型 PPS 材料外，Fortron 樹脂產(chǎn)品線還列出了為注塑、擠出和其他熔融工藝開發(fā)的牌號(hào)。
其他全球PPS 樹脂供應(yīng)商（如東麗）提供多種聚苯硫醚等級(jí)，主要用于大批量工業(yè)、汽車和電氣應(yīng)用的注塑成型。
Polywel公司開發(fā)的Ryton R-4 PPS 可機(jī)械加工的型材
索爾維的40% 玻璃增強(qiáng) Ryton R-4 一直是 PPS 工程材料中的主力軍，在過去的 5 年中服務(wù)于廣泛的行業(yè)中的無數(shù)應(yīng)用。 然而，在其歷史的大部分時(shí)間里，它的主要用途是用于注塑成型零件。 在零件配置過于復(fù)雜或數(shù)量太少而無法進(jìn)行注塑模具投資的加工應(yīng)用中，它的潛力要有限得多。 限制因素是缺乏高質(zhì)量的可加工原料形狀，這些形狀具有許多行業(yè)所需的機(jī)加工零件和原型的樹脂認(rèn)證。
為了滿足這一需求，Polywel 投資了一項(xiàng)技術(shù)，以生產(chǎn)各種可加工棒材和板材尺寸的40% 玻璃增強(qiáng) Ryton R-4 PPS。 由于 Polywel 的Ryton R-4 PPS 型材是由 100% 純 Ryton R-4 240 樹脂擠出的，因此材料的性能處于最佳水平，并且可以獲得 ASTM D-4067 PPS 000G40 和 ASTM D-6358 PPS 011G40 的材料認(rèn)證.
玻璃纖維填充的PPS 共混物通常以壓縮成型形狀或柱塞擠壓棒的形式提供。 PPS 粉末在內(nèi)部與短玻璃纖維混合。 短纖維用于防止混合物中的纖維集束和玻璃結(jié)塊。 與長纖維賦予的增強(qiáng)作用相比，這些短纖維更像是填料。 然后將 PPS – 玻璃纖維混合物加熱至接近 PPS 的熔點(diǎn) (545?F/ 285?C)。 在高壓下，玻璃纖維-粉末混合物被固結(jié)并融合成所需的形狀。
由于壓縮成型和柱塞擠出中使用的PPS 的原材料形式是一種可變粉末混合物，因此它不能通過 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)的 PPS 樹脂認(rèn)證。 此外，粉末和短玻璃纖維混合物不太可能滿足 ASTM 對(duì) 40% 玻璃增強(qiáng) PPS 的性能要求。
柱塞擠壓棒的一個(gè)特征弱點(diǎn)是低伸長率。隨著更多的粉末混合物被添加并壓在其前面的固化材料上，該過程往往會(huì)在每個(gè)壓制周期之間形成“撲克籌碼”分層。 當(dāng)將柱塞擠壓棒彎曲成圓形時(shí)，效果很明顯。 通常它會(huì)打破一個(gè)分層并暴露其他分層。
除了長度短的缺點(diǎn)外，壓縮成型工藝容易發(fā)生變化，導(dǎo)致質(zhì)量和物理性能不一致。它們包括混合比差異、混合不均勻、干燥和水分控制問題、空氣滯留以及壓力和溫度控制不準(zhǔn)確。此外，鑒于聚合物固有的低導(dǎo)熱性和粉末-玻璃纖維混合物的低堆積密度，將它們加熱到其成型溫度通常需要較長的熱循環(huán)，這會(huì)降解 PPS 聚合物。 在生產(chǎn)較大尺寸時(shí)尤其如此。 此外，由于沿模具側(cè)壁的摩擦損失導(dǎo)致的成型壓力變化通常會(huì)在頂部和底部與中間部分產(chǎn)生具有不同密度和物理特性的壓縮成型形狀。
相比之下，熔體擠出是使用樹脂供應(yīng)商的均勻預(yù)混料的40% 玻璃纖維增強(qiáng) Ryton R-4 樹脂的連續(xù)工藝，該樹脂以顆粒形式進(jìn)行了測試和認(rèn)證。 粒料在擠出機(jī)機(jī)筒中均勻熔化。 在 Polywel 控制內(nèi)部壓力和輸出速率的嚴(yán)格條件下，擠出機(jī)螺桿將熔融的Ryton R-4 PPS 通過模具以所需的原料形狀移動(dòng)。 然后，擠出的形狀在嚴(yán)格控制的冷卻條件下均勻凝固，從而最大限度地減少內(nèi)應(yīng)力。
由Polywel 的擠出工藝生產(chǎn)的Ryton R-4 PPS 坯料形狀在整個(gè)橫截面以及從尺寸到尺寸都表現(xiàn)出一致的性能和均勻的機(jī)械加工性。
Ryton R-4 PPS 性能簡介
高強(qiáng)度
與未填充的PPS 等級(jí)相比，40% 玻璃纖維增強(qiáng)的 Ryton R-4 最令人印象深刻的特點(diǎn)之一是其異常高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 根據(jù)從擠出的 Polywel Ryton R-4 坯料形狀中獲取的屬性值，Ryton R-4 240 PPS 中的玻璃纖維增強(qiáng)材料將這種超高性能聚合物的彎曲模量提高了幾乎是未增強(qiáng)等級(jí)的四倍。
在強(qiáng)度性能方面，它也與其他超高性能熱塑性塑料相比令人印象深刻。在Ryton PPS 樹脂生產(chǎn)商 Solvay 進(jìn)行的物理測試中，Ryton R-4 240 PPS 在室溫下的彎曲模量比 Solvay 的玻璃增強(qiáng) KetaSpire PEEK 高 30%。 這種高強(qiáng)度與 Ryton R-4 固有的耐化學(xué)性和耐溫性相結(jié)合，導(dǎo)致這種高性能材料廣泛用于井下石油和天然氣工業(yè)設(shè)備中的機(jī)械加工和注塑成型部件，例如桿導(dǎo)和泵部件。
耐溫性
未填充的PPS 具有相對(duì)較低的熱變形溫度和軟化點(diǎn)。 這些因素限制了該材料在許多需要高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的嚴(yán)苛服務(wù)應(yīng)用中的使用。 然而，Ryton R-4 PPS 中 40% 的玻璃纖維增強(qiáng)材料顯著提高了聚合物的熱性能，并將這種超高性能熱塑性塑料的固有優(yōu)勢擴(kuò)展到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
數(shù)據(jù)表特性顯示，Ryton R-4 樹脂的熱變形溫度 (HDT) 與 203°F (95°C) 的未填充 PPS 相比，其熱變形溫度 (HDT) 達(dá)到了令人印象深刻的 509°F (265°C)。 重要的是要注意，HDT 來自模制的樣品，這些樣品采用最佳定向的纖維進(jìn)行測試。 實(shí)際的注塑成型零件或從庫存形狀加工的零件不太可能達(dá)到這種最佳結(jié)果。
盡管如此，高 HDT 使 Ryton R-4 PPS 與其他幾種超高性能熱塑性塑料同級(jí)，可用于電氣連接器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件以及井下石油和天然氣應(yīng)用，這些應(yīng)用在靜態(tài)負(fù)載下長時(shí)間處于高溫狀態(tài)。
耐化學(xué)性
PPS在超高性能材料中擁有非凡的耐化學(xué)性：在低于200°C（392°F）的溫度下，它不受任何已知溶劑的影響。
再加上其在高溫下的高強(qiáng)度，PPS 的這一固有屬性使工程師能夠設(shè)計(jì)注塑和擠壓部件，從而在化學(xué)加工和油氣井下設(shè)備的極端操作環(huán)境中保持可靠的結(jié)構(gòu)完整性和功能。
電氣性能、可燃性等級(jí)
Ryton R-4 和其他等級(jí)的 PPS 的介電性能在耐極端溫度聚合物中名列前茅。 這種高性能材料的介電強(qiáng)度為22kV/mm，在25°C和1kHz時(shí)具有3.90的低介電常數(shù)，并且在一定的溫度和頻率范圍內(nèi)具有低耗散系數(shù)。
這種電氣特性曲線與其UL 94 V-0 和 5VA 可燃性等級(jí)相結(jié)合，是其用于注塑成型和精密加工的電氣連接器和連接器主體的原因，這些電氣連接器和連接器主體的應(yīng)用范圍從核潛艇到石油和天然氣工業(yè)中使用的組件。
Ryton R-4 PPS 的典型應(yīng)用
高溫下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、出色的電氣性能、可燃性等級(jí)及其耐化學(xué)性之間令人印象深刻的整體平衡導(dǎo)致了Ryton R-4 PPS 的無數(shù)注塑成型應(yīng)用。 Polywel Plastics 開發(fā)了尺寸穩(wěn)定且可靠的各種尺寸的坯料形狀，這使得該材料在苛刻的最終使用條件下的長期可靠性也適用于精密加工的部件。 這些是 Polywel Plastics 通過注塑和精密 CNC 加工生產(chǎn)的許多 Ryton R-4 PPS 組件的示例：
無數(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵要求包括高強(qiáng)度、防潮和耐化學(xué)腐蝕，并以合理的成本提供出色的電絕緣性。
由Polywel 的Ryton R-4 PPS 棒加工而成的等離子炬絕緣子依靠該材料的高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和在極端工作溫度峰值下的穩(wěn)定性。
船用和井下電氣連接器和絕緣體利用Ryton R-4 PPS 的電氣和隔熱特性、耐化學(xué)性和 UL 可燃性等級(jí)。
由Ryton R-4 制成的閥座和密封環(huán)具有尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度，可承受井下環(huán)境中的高靜載荷和高溫。
可靠的工藝和生產(chǎn)設(shè)備
富有行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)
