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以巴斯夫為例談談三種聚砜(PSU)的性能介紹、加工成型和應用2018-07-25

---文章來源于網絡---

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聚砜類塑料制品


聚砜最早出現于20世紀60年代,是分子主鏈中含有烴基-SO2-烴基的熱塑性樹脂;英文名Polysulfone(簡稱PSF或PSU)。聚砜有普通雙酚A型PSU(即通常所說的PSU)、聚苯砜和聚醚砜。與此對應,巴斯夫分別開發出了這三類物質的衍生物:UItrason? S(雙酚A型聚砜)、UItrason? P(聚苯砜)和UItrason? E(聚醚砜)。


一.聚砜分子式對比及理論分析


1. 普通雙酚A型PSU的分子式:

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砜基的共軛效應提供了抗氧化性和熱穩定性;醚鏈改善了韌性,苯環保證了其力學強度與模量。



2. 聚苯砜PPSU的分子式:


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聚苯砜主鏈上的苯環,提供了高的耐熱性和機械性能;醚鍵提供了優良的流動性和加工性能。



3. 聚醚砜PESU的分子式:

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醚基提供了柔順性及高流動性,砜基提供了耐熱型,亞苯基提供了剛性。

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PSU顆粒

PSU是略帶琥珀色、非晶型透明或半透明聚合物,其力學性能優異、剛性大、耐磨、高強度,即使在高溫下也保持優良的機械性能是其突出的優點;其范圍為為-100~150℃,,長期使用溫度為160℃,短期使用溫度為 190℃。另外,PSF還具有熱穩定性高、耐水解、尺寸穩定性好、成型收縮率小、無毒、耐輻射、耐燃、有熄性等優良特性。


下表為這三種聚砜的性能比較:

表1:雙酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜的性能比較

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二.雙酚A型聚砜


英文名:polysulfone

簡稱:PSU(PSF)

雙酚A型聚砜以雙酚A和4,4′-二氯二苯砜為原料,經縮聚反應制備而成。雙酚A型聚砜可以看成是由異亞丙基、醚基、砜基和亞苯基連接起來的線性高分子聚合物。雙酚A型聚砜的硫原子是最高氧化態,分子中所有的鏈不易水解,耐酸、耐堿。溶于N,N-二甲基乙酰胺等極性溶劑中。


1.雙酚A型聚砜的性能分析

1)力學性能

雙酚A型聚砜具有優異的力學性能,其拉伸強度和彎曲程度都高于一般的工程材料,在高溫條件下的力學性能保持率高,沖擊強度在-60~120 ℃范圍內變化不大。

雙酚A型聚砜的主要缺點:抗疲勞性差,有內應力開裂現象。


2)熱性能

雙酚A型聚砜具有優異的耐熱性,如表1所示:

表1:雙酚A型聚砜熱性能

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3)電性能

雙酚A型聚砜在寬廣的溫度和頻率范圍內具有優異的電性能,在水及潮濕的空氣中電性能變化很小。

4)耐化學藥品性

雙酚A型聚砜的化學穩定性好,對無機酸、堿、鹽溶液都很穩定,但其受某些極性有機溶劑如酮類、鹵代烴和芳香烴等作用會發生腐蝕的現象。

5)其他性能 

雙酚A型聚砜的耐輻射性能優良,但耐候性和耐紫外線性較差;其吸水率為0.22%,成型收縮率為0.7%,尺寸穩定性好,在濕熱的條件下其尺寸變化微小。


2.雙酚A型聚砜的成型加工性能

雙酚A型聚砜可采用注射、擠出、吹塑、旋轉等各種方法成型。具體加工性能表現為:

1)雙酚A型聚砜在成型過程中對剪切速率不敏感,粘度較高,熔融流動中的分子定向較低,易獲得均勻的制品,易進行規格和形狀的調整,適合于擠出成型加工異形制品。

2)雙酚A型原料在成型前必須充分干燥,否則制品表面會出現氣泡、銀絲現象。一般庫存的原料含濕率約0.3%,須干操到0.05%以下。下角料經粉碎、干燥后可再生利用。

3)設計模具時應注意使熔融流動的阻力最小,采用高溫高壓注射成型時應使物料流程最短。注射嘴直徑應大于3mm,當制品尺寸達100mm時注射嘴直徑應大于4mm。



目前PSU主要用于電子、電氣方面。電子、電氣向小型、輕量、耐高溫方向發展,促進了PSU消費的增長。在汽車,航天、醫療、衛生中PSU的需求量仍在保持穩定增長的勢頭。



三.聚苯砜(聚苯醚砜)


英文名稱:ployarylsulphone

簡稱:PPSU

聚苯砜由雙芳環硫酰氯與芳環縮聚而成,其應用主要是電子電氣和汽車行業。


1.聚苯砜的性能分析

1)熱性能

耐熱性高:200℃以下機械性能不變,-150℃低溫下仍不脆裂;Tg為225℃,Td>203℃。


2)機械性能

機械性能在熱塑性塑料中屬于比較優秀的,如下表所示:

表2:聚苯砜的機械性能

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3)難燃性

難燃,用厚0.5mm的試樣試驗,可達UL94V—0級標準;在強制燃燒時發煙量很少。

4)耐藥品性

對酸、堿等無機藥品及溶劑有優良的耐藥品性;但溶于極強的有機溶劑如二氯乙烷、N—甲基吡咯烷酮。

5)電性能

優異的電性能,在200℃下絕緣性能穩定。

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PPSU材質嬰兒奶瓶


2.聚苯砜的加工性能

采用注射、擠出或壓縮成型技術加工成制品。但聚苯砜具有高的熔融粘度,需采用專用的加工設備。

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四.聚醚砜(聚芳醚砜)


英文名稱:polyether sulfone

簡稱:PESU

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聚醚砜顆粒


1.聚醚砜的性能分析

表3:聚醚砜的使用等溫度

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2.聚醚砜的加工性能

采用注射成型、擠出成型、吹塑成型、壓縮成型或真空成型,高模溫有助于成型和減小成型引起的應力。

注射成型溫度:310~390℃

模溫:140~180℃

PESU是一種無定形樹脂,模收縮率很小,可加工成對容限要求高及薄壁的制品。


3.聚醚砜的應用領域

聚醚砜具有特有的設計性能:包括寬溫度范圍內(-100~200℃)的高機械性能、高熱變形溫度及良好耐熱老化性能,長期使用溫度達 180℃,制品耐侯性好,阻燃及低煙密度性,良好電性能、透明等。

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PESU濾芯

因此PESU制品大量應用于電氣電子、機械、醫療、食品及航空航天領域。



五.巴斯夫UItrason?系列的應用舉例



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超濾膜組件

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手持咖啡機

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霧燈殼

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不沾涂料

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泵推進器(箭頭所示)

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消防頭盔的面罩

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碳纖維復合材料

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中空纖維膜

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