聚苯硫醚（PPS）具有超高耐热，可以长期在220度以下长期使用，耐化好，强度高，天然阻燃，关键和同等级的PEI，PFA,PEEK等特种工程塑料对比，那简直便宜的不要不要的，可以称得上是穷人的法拉利了，在汽车，电子，水处理，以塑代钢等应用上都有广泛应用，制成不同性能与品级的特种工程塑料来使用，是迄今为止世界上性价比最高的特种工程塑料，被称为第一大特种工程塑料。下面我们就详细介绍一下ＰＰＳ。


聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide）




• 聚苯硫醚是聚芳硫醚类中重要的一种，是分子链中含有苯硫基的热塑性聚合物。其分子主链由苯环和硫原子交替排列，结构规整性好。主链含大量的苯环赋予聚苯硫醚以刚性，硫醚键又提供一定的柔顺性。聚苯硫醚（PPS）呈白色或近白色，分子规整性好，结晶度最高可达75%，是一种硬而脆的聚合物。相对密度为1.36，熔点为280℃-290℃，玻璃化转变温度约为85℃。




• 聚苯硫醚（PPS)是一种新型的高性能热塑性树脂，具有优异的耐热性、阻燃性，绝缘性和耐腐蚀性，其热稳定性、机械强度、电性能等综合性能。长期耐热性高达220℃，属于特种工程塑料。聚苯硫醚通过复合改性后，制成不同性能与品级的特种工程塑料来使用，是迄今为止世界上性价比最高的特种工程塑料，被称为第一大特种工程塑料。因其产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，成为继聚碳酸酯、聚酯、聚甲醛、尼龙和聚苯醚之后的第六大工程塑料。


聚苯硫醚的发展史 (国外)

聚苯硫醚的发展史 (国内)


聚苯硫醚的产能分布





PPS的合成

• 主要有溶液聚合法和自缩聚法

溶液聚合法是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


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



(式中X为Br或Cl；M为 Na，Cu，Li，K)


 1.硫磺溶液法



  

2.氧化聚合法 



3.Macallum法



• 通常合成出来的PPS是一种平均分子量仅在4000-5000左右，而结晶度高达75％的白色粉末。它的相对密度为1.362，熔点285℃，熔融指数高达3000～4000g/10 min（343℃,0.5 MPa负荷、2 mm喷嘴下测试）。在 170℃以下不溶于现已知的任何有机溶剂，这种低分子量的聚合物力学性能很低，只能作防腐涂层外，无法直接作为塑料使用。


• 为了使PPS应用于塑料工业，必须对其热处理以适当提高分子量并降低熔融黏度。通过对不同温度下聚苯硫醚原粉热处理后的红外光谱分析，发现热处理后聚苯硫醚分子结构中存在以下三种结构形式



• 可见热处理后均在线性分子链上出现了1,2,4－三取代苯或二苯醚的现象，Ⅰ和Ⅱ结构是使聚苯硫醚链增长或支化，而Ⅲ结构是使聚苯硫醚交联，三种结构均使它的分子量增大，熔融指数下降。三种结构与处理条件关系密切，在150℃～350℃之间处理得到Ⅰ和Ⅱ的结构；超过350℃的热处理会出现Ⅲ型的交联结构 。在氮气保护下即使温度高于350℃也不会得到上式三种结构中的任何一种结构，可见热处理后的结构除与温度有关外，还与氧有关。较适宜的处理条件是在285～300℃的空气中进行，此时既不会形成处理过度，出现的不熔不溶的交联结构，又会使聚苯硫醚的分子量增加，处理时间由所需的熔融指数确定 。


PPS的结构与性能

从聚苯硫醚的大分子链的结构可以看出

（1）它是以苯环和硫原子交替排列构成的线性或略带支链的聚合物，分子链规整性强。由刚性苯环与柔性硫醚键连接起来的主链具有刚柔兼备的特点，因此聚苯硫醚可以结晶（其原粉结晶度高达75％，熔点高达285℃）。


（2） 由于硫原子的极性被苯环共轭及高结晶度的束缚，整个聚合物呈现出非极性或弱极性的特点，因此电绝缘性和介电性以及耐化学介质性也很突出。


（3）由于聚苯硫醚与许多的聚合物和添加剂有良好的相容性，因此可以通过共混、增强、合金化等手段改性，以提高其物理力学性能。


• 按分子结构，PPS可以分成交联型PPS，线性PPS和支链型PPS。


交联型PPS (Cured PPS)

PPS在热（150-350度）氧作用下发生交联，使分子量增加。交联型ＰＰＳ具有更好的耐热性，尺寸稳定性和耐化性。交联型ＰＰＳ在涂料和注塑成型中都有良好表现。


高分量线性PPS (HMW Liner PPS)

高分子量线性ＰＰＳ有更大的分子量（约为常规PPS的两倍）。分子链长度的增加使ＰＰＳ具有更高的韧性，伸长率和冲击强度。这些特性使线性ＰＰＳ在纤维和注塑材料共混中被广泛使用。


高分子量支链型PPS（HMW Branched PPS）

高分子量支链型ＰＰＳ具有比常规ＰＰＳ更高的分子量。其“脊椎”型分子结构拓展出支链结构。这使其具有更好的机械性能，例如韧性和延展性。支链型ＰＰＳ比较适合薄膜和注塑成型。


•下面我们以４０％玻纤增强的型号来比较一下交联型ＰＰＳ和线性ＰＰＳ的特性，


⑴ 机械性能

• 纯PPS的机械性能不高，尤其是冲击强度比较低。以玻璃纤维增强后可大幅度提高冲击强度，由27J/m增加到76J/m，拉伸强度由67MPa提升到137MPa。


• PPS在负荷下的耐蠕变性好，硬度高，耐磨性高，还具有一定的自润滑性。


(4)阻燃性

• 氧指数高达44%以上，自身具有阻燃性；阻燃性可达到UL94V-0级；在制作阻燃产品时不需加入任何阻燃剂，保持了材料本身的高机械性能。


(5)化学性能

• 聚苯硫醚除了受强氧化性酸（如浓硫酸、浓硝酸和王水）影响外，不受大多数酸、碱、盐的侵蚀，具有接近于聚四氯乙烯的化学稳定性。在低于175℃以下不溶于现已知的任何有机溶剂，只有在175℃以上时才溶于氯代萘中。聚苯硫醚与一般有机溶剂如苯、冰醋酸、油类、酯类物质接触时不会出现制品开裂。


(6) 电学性能

• 聚苯硫醚的介电常数很小，介电损耗相当低，表面电阻和体积电阻对频率、温度、湿度的变化不敏感，是优良的电绝缘材料，它的耐电弧时间也较长。即使在高温、高湿、高频率条件下仍具有优良的电性能。


• 吸水率极低（0.03%左右），电绝缘性能好。


(7)其它性能

• PPS具有优良的耐候性，耐辐射性，对紫外线、钴60射线及γ射线均稳定。广泛用于电子、军工、航空。


• 聚苯硫醚和改性聚苯硫醚的性能



PPS的应用

PPS的用途十分广泛，主要应用于：

是这些机器的控制类零部件今后PPS应用最广泛的领域。尤其是用于以发动机相关机器为中心的驱动类、刹车类、燃料类、照明类、冷却类的零部件以及控制。











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UL94 V-0级的高度阻燃性。这些特性对于以连接器为代表的电气•电子零部件可称为是最佳的成型材料。









住宅设备中以热水器为代表的用水相关设备多使用增强系列。这是由于增强系列除具有PPS的耐热水性以外，还具有耐压、韧性好的特点。正逐步取代以往以黄铜为代表的金属材料和改性PPE材料。因具备低结晶度性能而利于尺寸精度的改性PPS系列适用于精密设备零部件用途。优良的低摩擦、低磨损性能，适合用于齿轮和轴承等对滑动特性有特殊需要的项目用途上。在激光复印机和打印机等用途方面，多使用既具有PPS耐固定热的耐热性又有利于齿轮或轴承周围滑动性。