新材料聚苯硫醚

1、新材料-聚苯硫醚姓名：孫燕林學(xué)號：090906129新材料是指新近發(fā)展的或正在研發(fā)的、性能超群的一些材料，具有比傳統(tǒng)材料更為優(yōu)異的性能。新材料技術(shù)則是按照人的意志，通過物理研究、 材料設(shè)計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料的技術(shù)。環(huán)保低碳是當(dāng)今世界主流，減少碳排放是國家長期目標(biāo)。由于聚苯硫醚（PPS）纖維具有耐磨損、高熔點（200度不熔化）和穩(wěn)定性的特征，為工業(yè)除塵首選材料，在我國煤炭、電力、水泥行業(yè)被廣泛使用，充當(dāng)減排的“尖兵”。有資料顯示，目前，我國燃煤電力、燃煤鍋爐袋式除塵設(shè)備占到除塵設(shè)備總量不到10。隨著國家環(huán)保力度加大，對袋式除塵技術(shù)優(yōu)勢的認(rèn)識也逐步

2、提高，PPS纖維的年需求量將以每年30以上的速度增長，市場前景十分廣闊。另外，PPS纖維在城市垃圾焚燒、汽車尾氣除塵、保溫材料、絕緣材料、化工過濾材料等其它方面的應(yīng)用也十分廣闊，需求量也逐年加大。聚苯硫醚英文簡寫為PPS，是一種新型高性能熱塑性樹脂，具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、耐化學(xué)藥品性、難燃、熱穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)良等優(yōu)點。在電子、汽車、機(jī)械及化工領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。英文名稱: Polyphenylene sulfide，簡稱PPS. 中文名稱: 聚苯硫醚,是一種新型高性能熱塑性樹脂 聚苯硫醚是一種結(jié)晶性的聚合物。未經(jīng)拉伸的纖維具有較大的無定形區(qū)(結(jié)晶度約為5%)，在125時發(fā)生結(jié)晶放熱，玻璃化溫

3、度為93；熔點281。拉伸纖維在拉伸過程中產(chǎn)生了部分結(jié)晶，(增加至30%)，如在130230溫度下對拉伸纖維進(jìn)行熱處理，可使結(jié)晶度增加到6080%。因此，拉伸后的纖維沒有明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變或結(jié)晶放熱現(xiàn)象，其熔點為284。隨著拉伸熱定形后結(jié)晶度的提高，纖維的密度也相應(yīng)增大，由拉伸前的1.33g/cm3到拉伸后的1.34g/cm3，經(jīng)熱處理后則可達(dá)1.38g/cm3。 PPS是一種綜合性能優(yōu)異的特種工程塑料。PPS具有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的物理機(jī)械性能和極好的尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)良的電性能等特點，被廣泛用作結(jié)構(gòu)性高分子材料，通過填充、改性后廣泛用作特種工程塑料。同時，還可制成各種功能

4、性的薄膜、涂層和復(fù)合材料,在電子電器、航空航天、汽車運輸?shù)阮I(lǐng)域獲得成功應(yīng)用。近年來，國內(nèi)企業(yè)積極研發(fā)，并初步形成了一定的生產(chǎn)能力，改變了以往完全依賴進(jìn)口的狀況。但是，中國PPS技術(shù)還存在產(chǎn)品品種少、高功能產(chǎn)品少、產(chǎn)能急待擴(kuò)大等問題，這些將是PPS下一步發(fā)展的重點。 特點pps具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、高阻燃、耐化學(xué)藥品性能強(qiáng)等優(yōu)點;具有硬而脆、結(jié)晶度高、難燃、熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度較高、電性能優(yōu)良等優(yōu)點。 PPS是工程塑料中耐熱性最好的品種之一，熱變形溫度一般大于260度、抗化學(xué)性僅次于聚四氟乙烯，流動性僅次于尼龍。 此外，它還具有成型收縮率?。s0.08%），吸水率低（約0.02%），防火性好、

5、耐震動疲乏性好等優(yōu)點。PPS塑料的物料性能1、電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,白色硬而脆，跌落于地上有金屬響聲,透光率僅次于有機(jī)玻璃,著色性耐水性,化學(xué)穩(wěn)定性良好。有優(yōu)良的阻燃性，為不燃塑料。 PPS塑料的成型性能1.無定形料,吸濕小,但宜干燥后成型。 2.流動性介于ABS和PC之間，凝固快，收縮小，易分解，選用較高的注射壓力和注射速度。模溫取100-150度。主流道錐度應(yīng)大，流道應(yīng)短。 PPS塑料缺點脆性大、韌性差，耐沖擊強(qiáng)度低，經(jīng)過改良以后，可以獲得十分優(yōu)異的綜合性能，市場出售的產(chǎn)品均為其改良的產(chǎn)品. PPS塑料廣泛運用于電子方面：電視機(jī)、電腦上的高壓元件、外殼、插座、接線柱，電動機(jī)的起動

6、線圈、葉片，電刷托架及轉(zhuǎn)子絕緣部件，接觸開關(guān)，繼電器，電熨斗，吹風(fēng)機(jī)，燈頭，暖風(fēng)機(jī)，F(xiàn)級薄膜等。 汽車工業(yè)：適用于排氣再循環(huán)閥及水泵葉輪，及汽化器、排氣裝置、排氣調(diào)節(jié)閥、燈光反射器、軸承、傳感部件等。 機(jī)械工業(yè)：用作軸承、泵、閥門、活塞、精密齒輪、以及復(fù)印機(jī)、照相機(jī)、計算機(jī)零部件，導(dǎo)管、噴霧器、噴油嘴、儀器儀表零件等。 化工領(lǐng)域：用于制作耐酸堿的閥門管道、管件、閥門、墊片及潛水泵或葉輪等耐腐蝕零部件。 特性PPS是P Polyphenylene Sulfide 的簡稱，中文名叫做聚苯硫醚樹脂，是一種高端的特種工程塑料。 PPS的特性如下： ·耐化學(xué)性能好。 ·蠕變量低。 &

7、#183;吸水率低。 ·尺寸穩(wěn)定性好。 ·彈性模量高。 ·阻燃。 聚苯硫醚(PPS)與聚醚醚酮（PEEK），聚砜(PSF),聚酰亞胺(PI), 聚芳酯(PAR)，液晶聚合物(LCP）一起被成為5大特種工程塑料。 中國PPS的發(fā)展中國PPS的研究和生產(chǎn)始于上世紀(jì)70年代初期，先后有二十多家企業(yè)建立了PPS樹脂合成中試或生產(chǎn)裝置，但是普遍存在技術(shù)水平低，工藝不過關(guān)的致命弱點。 近年來，國內(nèi)從事PPS復(fù)合材料生產(chǎn)開發(fā)的單位較多，如晨光化工研究院、北京市化工研究院、廣州化工研究院等在PPS玻纖增強(qiáng)、碳纖維及無機(jī)礦物填充增強(qiáng)PPS的成型加工及應(yīng)用領(lǐng)域、北京玻璃鋼研究院在連續(xù)

8、纖維增強(qiáng)制備PPS復(fù)合板材、中山大學(xué)在PPS/碳纖維復(fù)合材料研究方面取得較大成績。但國內(nèi)的復(fù)合粒料生產(chǎn)廠仍然存在產(chǎn)量小，品種單一的問題，大多以通用品種玻璃纖維增強(qiáng)料及無機(jī)物填充改性品種為主。一些高性能或特殊品種的PPS復(fù)合粒料與合金目前僅有四川華拓公司（即現(xiàn)在的德陽化學(xué)科技有限公司，是華通投資控股有限公司的全資子公司）、四川大學(xué)等少數(shù)單位有部分產(chǎn)品銷售。 PPS的前景與發(fā)展目標(biāo)目前中國PPS改性與復(fù)合粒料的市場總需求量大于8000噸/年，且增長很快，年需求增長率高達(dá)15%-20%。消費的PPS產(chǎn)品型號仍以通用品種0%-40%玻璃纖維增強(qiáng)料為主，應(yīng)用以電子電器、精密機(jī)械為主，在汽車、摩托以及石油

9、、化工領(lǐng)域的消費也在穩(wěn)步增長。隨著中國電子電器、汽車行業(yè)的高速發(fā)展，PPS的市場前景極為廣闊，預(yù)計2005年中國PPS粒料的市場需求量將達(dá)到10000噸/年。國內(nèi)外多家廠商和投資者有意介入PPS樹脂生產(chǎn)線或者建設(shè)新的PPS樹脂工業(yè)化生產(chǎn)線。中國市場正在形成PPS生產(chǎn)的國內(nèi)外雙重競爭態(tài)勢，這將有利于PPS在國內(nèi)的進(jìn)一步推廣以及市場和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，并開拓國際市場。 預(yù)計未來5年內(nèi)，PPS的需求量還將有年均10%以上的增長率。目前全球PPS生產(chǎn)與需求已趨于緊張，隨著社會的發(fā)展，汽車和電子工業(yè)對PPS的總需求量還將進(jìn)一步擴(kuò)大。這給全球的PPS樹脂生產(chǎn)商擴(kuò)大生產(chǎn)提供了機(jī)會，同時，也為中國PPS產(chǎn)業(yè)帶來

10、巨大的機(jī)遇。 結(jié)合國內(nèi)外PPS及新材料的發(fā)展動向，在發(fā)展新型PPS類材料品種，開發(fā)PPS新合成方法的基礎(chǔ)上還應(yīng)當(dāng)著力抓好新型改性料及專用料的研制開發(fā)，積極開發(fā)新型PPS復(fù)合材料改性品種，盡快建立更大的規(guī)模化生產(chǎn)裝置等。其中，盡快建立5000-8000噸/年級的PPS樹脂生產(chǎn)線，是中國PPS發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。這是發(fā)展中國高性能結(jié)構(gòu)材料所必須的戰(zhàn)略舉措，對打破國外技術(shù)限制和封鎖，滿足國民經(jīng)濟(jì)以及軍工各領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芙Y(jié)構(gòu)材料的需求意義極為重大。 線性高分子量聚苯硫醚合成方法（專利申請?zhí)枺篊N20061004358.3） (公告公開號：CN1869104) 聚苯硫醚（PPS）是六十年代由美國菲利普石油公司

11、投入的一種新型工程塑料，其后，日本、德國相繼投入生產(chǎn)，我國在六十年代中期，曾經(jīng)有四個研究所對該產(chǎn)品進(jìn)行研制，進(jìn)入八十年代中期又將該產(chǎn)品列入“863”工程，并做重點開發(fā)。其后，中國工程院、中國科學(xué)院在1999年在寫就的咨詢報告也將此產(chǎn)品列入其中，但強(qiáng)調(diào)必須是新材料、新工藝、成本低，并預(yù)計在2010年組建年產(chǎn)1500噸的生產(chǎn)線，本專利基本解決了上述所提課題。 為什么此產(chǎn)品會引起各國政界和科學(xué)界的高度重視？因為它不僅僅可以代替一批金屬材料，且在生產(chǎn)過程中，不排放廢氣、無有害物質(zhì)污染、無氣味、安全性高，不會發(fā)生爆炸，生產(chǎn)中的原材料易得。PPS的應(yīng)用范圍及其廣泛，因其本身耐高溫，可長期在265度穩(wěn)定下保

12、持原有特性不變。阻燃UL94-0級，體輕、密度僅為1.34g/cm3,絕緣性能好，體積電阻率為1×1016.cm,表面電阻率1×1015.cm,電壓強(qiáng)度>18Kv/mm,耐磨性突出，摩擦系數(shù)在0.010.02之間，耐酸、耐堿、耐氧化劑，強(qiáng)度高、吸水性（23度浸泡24小時）0.5%，注塑成型收縮率0.15%。特別是能吸收中子彈、原子彈的輻射，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一理想材料。因此，它是核工業(yè)中不可或缺的防護(hù)材料，由于具備上述特點，所以PPS是機(jī)械工業(yè)、電子、電器工業(yè)、化學(xué)工業(yè)中理想的防腐涂層。尤其是在航空、航天、核工業(yè)更有大顯身手的地方。正因為如此技術(shù)擁有國對中國技術(shù)上的封鎖，

13、在其出口產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量上進(jìn)行嚴(yán)格的控制。 本專利人查閱了日、美、德等國的大量文獻(xiàn)專利一百四十多份，并依據(jù)美國斯坦福大學(xué)的聚合動力學(xué)理論及菲利普石油公司的中試進(jìn)行解析，得出了自己的工藝條件及生產(chǎn)控制手段。 依據(jù)美國斯坦福大學(xué)的聚合動力學(xué)理論，生產(chǎn)中僅獲得50%的收率；依據(jù)菲利普石油公司的中試得出：溶劑N-甲基吡咯烷酮的易分解，生產(chǎn)中難以控制（是強(qiáng)堿的初始條件）。這樣就必須找到提高效率的條件，在反應(yīng)的適當(dāng)時機(jī)添加催化劑，才能得以解決。另外就是找到一種新型溶劑來替代溶劑N-甲基吡咯烷酮。本專利就上述問題都給予了解決，在年產(chǎn)四十噸的生產(chǎn)中得到了驗證（見化驗結(jié)果），得到線形、高分子量、結(jié)晶度高的聚苯硫醚，收率在9095%之間。投入硫化鈉如何減少空氣的接觸也是關(guān)鍵的一步，為防止氧化，硫化鈉中的多硫化鈉的控制是本產(chǎn)品的一個重要環(huán)節(jié)，采取適當(dāng)措施加以控制，即可進(jìn)行正常生產(chǎn)。 由于本專利采用了四氫噻吩砜為溶劑，與N-甲基吡咯烷酮之比，是N-甲基吡咯烷酮的0.454倍，從而提