PPS注塑加工工艺及应用

聚苯硫醚英文名称Poly phenylene sulfide，简称PPS，是一种新型的工程塑料，在美国于1973年才开始工业化生产，近年发展得很快，已成为继尼龙（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、热塑性聚酯（PET和PBT）及聚苯醚（PPO）之后的第六大工程塑料和第一大特种工程塑料。产品分为两类：一类是支链型热塑性聚合物，粘度较高。另一类是热固性聚合物，固化前具有线性分子结构，固化后加热充分也艰软化到一定程度。下面主要介绍热塑性PPS。

PPS是分子主链上具有苯硫基的高聚物，由于其结构为苯环与硫交替连接，分子链具有很大的刚性及规整性，因而PPS为结晶性聚合物，具有很多优异性能，如耐热性、刚性、阻燃性及电绝缘性。硫原子上的孤对电子使得PPS与玻璃纤维、无机填料及金属具有良好的亲和性，易于制成各种增强复合物及合金材料。

一、PPS的性能

1、物理力学性能

PPS是一种白色、结晶度高的聚合物，密度为1.34。其力学性能优良、拉伸强度和弯曲强度优于PA、PC、PBT等，具有极高的刚性和抗蠕变性，但其脆性较大，缺口冲击强度较低，低于PA、PC、PBT高于POM。加入玻璃纤维增强后其力学性能更优。PPS属惰性物质，无毒。

2、热性能

由于PPS为结晶性聚合物，最高结晶度可达65%，其结晶温度为127℃，熔点为286℃，热变形温度260℃，在空气中430-460℃以上才分解，热稳定性远超出PA、PBT、POM等工程塑料，长期使用温度在热塑性塑料最高，可达220-240℃。PPS还是具有良好的绝热性和阻燃性，其临界氧指数与PVC相当，可达47%，无需加入阻燃剂，PPS可达到UL94-V0级水平。

3、电性能

PPS的分子结构对称，无极性，吸水性低，故其电绝缘性十分优良，与其他工程塑料相比，其介电常数小，耐电弧性相当于热固性塑料，在高温、高湿、变频等条件下，PPS还能保持优良的电绝缘性。加入导电填料，可制得导电性PPS复合材料，用于防静电及电磁屏蔽。

4、耐化学性

由于PPS具有较高的结晶度，故其具有优良的耐化学药品性，在200℃以下不溶

于任何有机溶剂，除强氧化性酸外，可经受各类酸、碱、盐的侵蚀，在高温下经各种化学药品长期浸泡后，还保持较高的强度，仅次于聚四氟乙烯。PPS还具有良好的耐候性和耐射性。

5、加工性能

1）吸水性PPS的吸水性较低，只有0.02%。

2）流动性PPS的流动性较好，可加工薄壁制品，其流动性根据PPS的品种、规格而不同，线性PPS比支化交联PPS的流动性高，随温度升高，物料的流动性增加，但温度过高或物料在机筒内停留时间过长，物料会发生部分交联，导致流动降低。

3）结晶性PPS为结晶性聚合物，其结晶度随成型时的冷却温度及速率而变，冷却速度越快，其结晶度越低。而结晶度大小又对其强度、耐热性、耐候性、尺寸稳定性都有较大影响。随结晶度增加，制品的热变温度提高，刚性、表面光洁度、表面硬收缩率等增加，尺寸稳定性也增加。

4）热稳定性PPS 在高温下时间长会发生部分氧化交联反应，导致物料的流动性降低，色泽变深，影响制品的质量和性能。此外，PPS 对金属有较强的粘附性，要防止物料在机筒内固化。

5）收缩性对于结晶性塑料，在成型加工时，结晶度随模具温度增加而增大，而结晶度增大，收缩率也增加，故收缩率随模具温度而增大。通常PPS的收缩率都较小，但与流动方向垂直的收缩率大于流动方向的2-4倍。产品厚度、形状、注射速度也会对收缩率须影响。

6）二次加工PPS制品可以切削、攻丝等机械加工和超声波焊接、粘合剂接等加工。

二、成型设备与模具

1、注塑机的选用

1）锁模力

PPS的流动性与ABS、POM相近，在计算锁模力时，要考虑流动性这个因素，选择材料流动特性系K值，可按第四组与ABS、POM等到相同。

2）注射量

根据产品的重量来选择合适的注射量，不宜选用注射量超出过多的注塑机，以

免胶料在机筒内停留时间过长而发生氧化交联反应甚至固化，导致产品变色，影响产品的性能和质量。

3）螺杆、机筒

根据PPS 的特征，PPS没有腐蚀性，因此，对于一般的PPS料，可以采用普通螺杆，但由于加工温度高且有结晶体熔化吸热，所以机筒加热器的功率须足够。在多数情况下，PPS都加入玻璃纤维以增强其各种性能，这些材料对机筒和螺杆的磨损很大，必须采用耐磨的机筒螺杆，台镀硬铬螺杆或双金属螺杆、机筒。

4）射嘴

采用开放式射嘴，内径φ3-6mm，射嘴的加热器最好是能单独控制，这样可使成型加工更方便。若有些制品要求防止流涎，可以使用自锁射嘴，但清理比较困难。

2、产品造型与模具设计

1）产品造型

PPS属结晶性聚合物，产品的转角及壁厚变化的部位会引起应力集中，导致应力开裂、尺寸变化、强度下降等问题出现，产品设计时产品的转角应为圆弧过渡，并尽量避免厚薄不均，一般情况下制品的厚度不要超出7-10mm。合理的加强筋设计可以增加制品的刚性，防止制品翘曲、消除残余应力、提高流动性，增加筋条的数目比增加筋条的高度与厚度效果更好，通常筋条的选取为制品厚度的一半并圆角过渡，筋条的脱模斜度为2-3°。

2）模具材料

PPS的加工温度较高，胶料温度为290-330℃，模具温度为130-180℃，同时PPS 在大多数情况下以玻璃纤维增强，内含较大量的玻璃纤维，磨损问题必须考虑，故模具材料应以140-150℃为基准，选用合适的合金材料，如SK、SKD、SKH等，硬度为HRC60-65，表面电镀。

3）流道

流道形状以圆形、梯形为宜，流道锥度为2-3°，在流道末端设置冷料井。

4）浇口

浇口可以采用针型、圆盘型、扇型、轮辐型、侧入型等，不宜采用潜伏型浇口，因为PPS制品硬度大，收缩率小。浇口应设置在制品截面最厚的部位，浇口直径不小于0.6mm，对于增强PPS，因结晶取向引起强度和收缩率的方向各异，故在设计