聚苯硫醚的热性能及应用

聚苯硫醚的热性能及应用
摘要：随着高分子材料科学的发展，聚合物的发展方向向着功能性材料发展。

聚苯硫醚作为通用工程塑料高性能化、特种工程塑料低成本化的材料品种之一，其耐热材料、阻燃材料、摩擦材料和聚合物合金等领域有着广泛的应用而逐渐成为国内外研究热点。

本文简要介绍了聚苯硫醚的性能、应用领域等方面的一些情况。

关键词：聚苯硫醚性能应用
一、聚苯硫醚的热性能
聚苯硫醚（英文名poly phenylene sulfide，以下简称pps）全称为聚次苯基硫醚。

pps是一种重要的结晶度较高的耐高温、高强度热塑性材料，其结构式：
pps的tg约为85℃，tm约为285℃，具有优良的耐热稳定性。

在空气中于700℃发生降解，可在200～240℃下连续使用，在低于400℃的空气或氮气中较稳定，基本上无质量损失，在1000℃惰性气体中仍然保持40%的质量，短期耐热性和长期连续使用的热稳定性均优于目前所有的工程塑料。

pps树脂性能特点如下：
1.耐热性能优异，阻燃性好。

在1.86mpa应力下的热变形温度为260℃。

经化学交联后耐600℃，在加热到500℃时质量损失小于5%，且在高温下力学性能不降低。

pps化学结构中70%为芳香环，30%为硫，氧指数高于40，可达ul94 v-0级。

2.力学性能好，刚性极强。

表面硬度高，并具有优异的耐蠕变性
和耐疲劳性，耐磨性突出，通过填充氟树脂和碳纤维等润滑剂，可大幅度提高其耐磨性。

尺寸稳定性好，成型收缩率很小，吸水率低，线性热膨胀系数很小，在高温、高湿条件下仍表现出良好的尺寸稳定性。

3.耐腐蚀、耐化学药品性能优异，目前尚未发现可在200℃以下溶解pps的溶剂，对无机酸、碱和盐类的抵抗性也很强，具有与ptfe 相近的化学稳定性[1]。

4.介电性能优良。

介电常数为3.9～
5.1，介电强度为13～17kv/ mm，具有具有较低的电感应率和介质损耗，同时很高的表面电阻率、体积电阻率，能保持优良的绝缘性能。

在高温、高湿、高频率等环境中仍具有优良的电性能。

5.加工性能好。

pps树脂的熔体粘度非常低，流动性良好，结晶速度快，成型周期短，适宜注射成型加工机械强度高、刚性大、尺寸稳定性好的薄壁或精密尺寸的制品。

用其制备的玻璃纤维具有高抗冲击性、抗弯曲性及延展性。

二、pps的合成工艺[2]
pps的合成方法有很多种：硫磺和苯的聚合；对二卤苯和硫磺的溶液聚合；对卤硫酚（盐）的自缩合；碱金属硫化物与对卤苯的溶液缩聚；二苯二硫醚在路易斯酸作用下的聚合等。

工业生产中的方法只有两种：硫化钠法和硫磺溶液法。

1.硫化钠法
硫化钠法又名phillips法，是由美国phillips石油公司研制开
发成功并实现工业化生产。

是由一定量的对二氯苯和无水硫化钠在极性溶剂中通过缩合反应生成聚苯硫醚。

工业生产中一般采用n-
甲基吡咯烷酮作溶剂（nmp）。

将n-甲基吡咯烷酮、硫化钠及一定少量的naoh依次加人反应釜中，向反应釜通入n2，然后加热升温，直到所蒸馏物中水分含量达到一定要求，此时反应釜内温度为200～205℃，让反应釜冷却至170℃左右，加入对二氯苯和适量的n-甲基吡咯烷酮作溶剂，将反应釜密封，再调节温度缓慢升至230～270℃，反应3～6h，然后将产物冷却、分离、洗涤、烘干得聚苯硫醚树脂。

该方法优点是原料来源容易，反应得产品质量好产率高，缺点是工业生产的流程较长，对于反应的硫化钠纯度要求用于过高，所得产品中含有极少量的钠离子，这使产品的一些性能例如耐湿性、电气特性和成型性等有所下降。

2.硫磺溶液法
在175～250℃、n-甲基吡咯烷酮作为溶剂的下，使硫磺和二氯苯在常压下缩聚，生成聚苯硫醚。

将六甲基磷酰三胺溶剂、工业片碱、各类助剂以及硫磺加人到反应釜中，升温，开始反应，反应完成后脱水，后降温，向体系中加入对二氯苯，进行缩聚反应8～10h后停止反应，用水对固相物用洗涤。

经过洗涤后的树脂经过干燥后造粒得聚苯硫醚颗粒。

该法的优点是采用硫磺做硫源，含量稳定，准确配料较为容易，所得产品质量较好，溶剂易于回收再利用，反应产生的“三废”较少。

其反应周期短，降低了投资和生产成本，且能耗低，溶剂、单体利用率高。

缺点是技术难度较大，在工业生
产中不易解决硫磺提纯问题，而且在反应过程中加入了金属、金属离子盐类、醛类及有机酸等还原剂助剂，使反应的副产物增加。

三、pps的应用
pps是一种新型热塑性工程塑料，具有耐高温、耐燃、耐辐射以及高强度、高模量等性能，还有良好的黏结能力。

因此，它广泛应用于电子电器、汽车、机械、航天航空等领域，已经越来越受人们重视，可代替汽车凸轮和进气管。

该材料的大致应用分布为：电子电器领域占40%，汽车制造领域占30%，机械领域占20%，其他领域占10%。

[3]
1.电子电器以及家用电器
电子电气是应用聚苯硫醚最早也是最普遍的行业，用于制造大型开关、各种接插件、固态继电器、印刷线路板、电子仪表板、线圈骨架等。

聚苯硫醚以其尺寸稳定性好，也常用于制作各种精密仪器仪表零件，如照相机、电子手表、光学读取头、微波炉、计算机等的零件。

家电产品由于pps薄膜是最好的达到f级的绝缘材料，可制作电视机零件、电熨斗、暖风机、微波炉等的零部件。

2.汽车
汽车工业中pps主要用于发动机的点火器、排气管等耐高温、耐腐蚀的零件。

如发动机零件、接头、燃料注入系统、散热器零件、传感器、离合器零件、油泵排气零件、泵制动系统、灯具及电器或其合金作发动机内罩等。

特别是当前随着汽车轻量化和低成本的发展趋势，机械性能好、耐高温、耐腐蚀、尺寸精度高的pps在汽
车工业中制作的零件数量越来越多，应用潜力巨大。

3.机械行业
pps可用于制造齿轮、轴承、泵及各类精密零部件，例如泵壳体及叶轮、流量计、阀门、隔热板、压缩机零件、滑轮、发动机分配器盖板及凸轮带履层、调节器零件、精密仪器的齿轮、计算机零部件等。

目前在国内pps已经用来制造齿轮、密封环、轴承、及许多采油、煤矿井下部件。

4.石油、化工行业
由于pps注塑制品具有良好的耐蠕变性能、黏接性能和耐腐蚀性能，尺寸稳定性十分好，非常适用于化工设备的衬里，可以制成各种耐高温、耐腐蚀的稀硫酸水解罐、排气阀和出料阀以及石油化工机械中的泵壳、叶轮、风机、叶片和过滤器等。

5.其它用途
在纺织行业中，pps可制备耐热腐蚀性试剂的高性能的特种布料。

轻工行业中用于造纸设备、体育用品如球杆、网球拍、渔杆等。

建筑行业中，经特殊加工后，可以做抗静电材料和抗高频射线材料，这些材料制成板材后，可用于核设施、高频环境装置材料。

此外，低相对分子质量的聚苯硫醚还可以制作特种涂料，由于能抵抗酸、碱、氯代烃等化学品的侵蚀，广泛用于油井设施、管道、船舶等防腐。

四、结语
聚苯硫醚为高性能的基础材料，是国家急需的高性能材料之一，
大力开发耐高温、高磨损聚苯硫醚树脂，积极研制具有自主知识产权的聚苯硫醚树脂技术，不仅可以打破美、日、欧洲等国对我国长期的产品技术垄断和进口壁垒，而且还可以进一步推进我国整体科技水平和国民经济的提升。

参考文献
[1]王德禧.聚苯硫醚的特性及应用[j]..塑料，2002，2（31）：34-38.
[2]崔小明等.聚苯硫醚的生产及应用[j].工程塑料应用，2003，12（31）：60-64.
[3]周其凤，范星河等.耐高温聚合物及其复合材料[m].化学工业出版社，2004：90-101.。