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PPS材料应用发展:低氯化与高流动性要相协

责任编辑:文和林发表时间:2019-03-26
一、PPS(聚苯硫醚)基本介绍
聚苯硫醚,全称为聚次苯基硫醚,英文名称 polyphenylene Sulfide(简称PPS),是分子主链上带有苯硫基的热塑性工程塑料。
PPS材料是一种白色、结晶度高的聚合物,密度为1.34,它的分子主链由苯环和硫原子交替排列,链规整性很强。苯环提供刚性,硫醚键提供柔顺性,分子主链刚柔兼备,所以聚苯硫醚易于结晶,结晶度可达75%,熔点285℃。
由于苯环的刚性结构和软性的硫醚键连结起来,PPS具有优良的耐热性、阻燃性、耐介质性以及与其它无机填料的良好亲和性。但未改性聚苯硫醚的抗张强度、抗弯强度仅属中等水平,伸长率和冲击强度也较低。
因此,PPS常采用玻璃纤维以及其它无机填料增强填充改性,使其在保持耐热性、阻燃性和耐介质性的同时,进一步提高物理机械性能,被广泛用于汽车、电子电气、机械行业、石油化工、制药业、轻工业以及军工、航空航天等领域。
今后几年,PPS在我国的消费年增长率将一直高于世界平均值,远高于欧美地区,特别是随着电子电器、汽车行业的高速发展,PPS市场前景极为广阔。

二、PPS在电子电器领域的应用
PPS材料具有优良的绝缘性、耐化学腐蚀性、耐高温性以及尺寸稳定性,这使得它被广泛应用于电子电器领域,比如电器领域的电风扇、微波炉支架、干衣机、咖啡煲、烤面包机、电饭煲、热风筒、烫发器等等。
应用于电子领域的有微型电子元件封装、电刷、电刷支架、连接器、接线器、变压器开关、小型电路板、接线器、高压接线柱、中波滤波器、插座、灯座、接插件、线圈骨架、微调电容器、锅炉传感器支架、保险基座、电子马达支架、屏蔽罩、微轴承等。
三、PPS的合成工艺对电子电器的影响
PPS的合成方法主要有溶液聚合法和自缩聚法。
1、溶液聚合法
以对二氯苯和硫化钠为原料,在极性有机溶剂如六甲基磷酸三胺(HPT)或N-甲基吡洛烷酮(NMP),温度为175~350℃、常压下进行溶液聚合制备聚苯硫醚,反应副产物为氯化钠,反应式为:
2、自缩聚法
是以卤代苯硫酚金属盐为原料,在氮气保护下于200~250℃下自缩聚制备聚苯硫醚,反应副产物为卤化金属盐,反应式为:
其中溶液聚合法是日本、美国和中国等企业采用的主流工艺路线,我们从溶液聚合法反应式可以看到,它的反应副产物是氯化钠。而残留的副产物氯化钠含量,对后续工艺会有一定的影响,它会腐蚀后面加工工艺中的金属,比如电极、注塑模具等等。
在电子电器上的应用,由于PPS的金属亲和性强,它可以用在NMT(纳米注塑)上,氯化钠的粒径很细,在5ppm以下,容易堵塞合金表面凹面,从而影响NMT工艺的顺利进行。人们发现,PPS在NMT上应用的很多问题都是由于氯含量过高引起的。
因此,降低PPS树脂的氯含量是可以改善NMT工艺的一些问题。然而,与此相矛盾的是,氯含量的降低,会影响PPS树脂的流动性。
一般来说高流动性的PPS,它的氯含量肯定会高,因为高流动性的PPS分子量低,它的端基氯的含量就高。如果单单考虑降低氯含量,不考虑流动性,那在电子电器轻量化、薄壁化的需求上应用会受到阻碍。
所以,怎么兼顾高流动性和低氯含量,是一个很重要的问题,一是减少端基氯,通过置换手段或其他方法来降低端基氯的含量;
二是改变粉末状的PPS树脂孔道结构以及比表面积,减少对氯化钠的包裹,通过高效的纯化工艺,来减少残留氯化钠的含量。
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