聚苯硫醚的发展、结构、性能和应用
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。
聚苯硫醚_精品文档
聚苯硫醚聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide，简称PPS）是一种具有优异性能的高性能工程塑料，由苯硫酚和硫磺通过聚合反应制得。
聚苯硫醚的化学结构中含有大量的芳香环和硫醚键，这使得它具有很好的耐高温、耐化学腐蚀、绝缘性能和机械强度。
聚苯硫醚在工程应用领域具有广泛的应用前景，特别在汽车、电子、航空航天等领域有较大的需求。
首先，聚苯硫醚在汽车行业中起到了重要的作用。
由于聚苯硫醚具有出色的耐高温性能，能够在高温下保持较好的力学强度和稳定性，因此被广泛应用于汽车发动机部分。
其高温耐受性使得聚苯硫醚可以用于汽车引擎的冷却系统、传感器和排放系统等关键部件，确保引擎的正常运行和高效工作。
此外，聚苯硫醚还具有优异的电绝缘性能，在汽车的电路系统中可以作为电线、连接器和继电器的绝缘材料，提高电气设备的性能和可靠性。
其次，聚苯硫醚在电子行业中也有广泛的应用。
由于聚苯硫醚具有优异的耐高温性和抗腐蚀性能，被广泛应用于电子产品的外壳、线缆、插件和连接器等部件。
聚苯硫醚材料具有良好的电绝缘性能，可以在高温和恶劣环境下保持稳定的电性能，确保电子设备的正常运行。
此外，聚苯硫醚具有良好的耐化学腐蚀性能，可以抵御酸碱溶液和有机溶剂的腐蚀，从而保护电子设备免受外界环境的侵蚀。
聚苯硫醚在航空航天领域也有重要的应用。
由于航空航天器在高空和高速运行时面临着极端的气候条件和机械应力，要求材料具有卓越的耐高温和耐疲劳性能。
聚苯硫醚具有非常高的玻璃化转变温度和热稳定性，能够在高温下保持较好的力学性能和稳定性，因此被广泛应用于航空航天器的结构部件、燃气涡轮发动机和导电部件等关键部分，提高了航空航天器的安全性和可靠性。
此外，聚苯硫醚还具有其他许多优良特性，例如良好的耐磨性、尺寸稳定性和低摩擦系数等，使其在机械工程、化工和环保等领域有着广泛的应用。
在化工行业中，由于聚苯硫醚具有耐酸、耐碱的特性，因此可以作为化工设备的密封材料和管道材料，抵御化学物质的腐蚀。
聚苯硫醚(PPS)树脂简介
聚苯硫醚中文名称：聚苯硫醚英文名称：Polyphenylene sulfide（PPS)CAS登录号：25212-74-2熔点：285~300℃密度：1.36g/cm3基本概况：PPS是一种综合性能优异的特种工程塑料。
PPS具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。
同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，在电子电器、航空航天、汽车运输等领域获得成功应用。
国内企业积极研发，并初步形成了一定的生产能力，改变了以往完全依赖进口的状况。
但是，中国PPS技术还存在产品品种少、高功能产品少、产能急待扩大等问题，这些将是PPS下一步发展的重点。
PPS具有优异的耐热性、阻燃性、绝缘性，其强度和硬度均较高，可用多种方法成型加工，可精密成型，是迄今为止性价比最高的特种工程塑料。
分子结构与性能：聚苯硫醚PPS是一种白色、结晶度高的聚合物，PPS的分子主链由苯环和硫原子交替排列，链规整性很强。
苯环提供刚性，硫醚键提供柔顺性。
分子主链刚柔兼备，所以PPS易于结晶，结晶度可达75 %。
PPS分子结构中含有高度稳定的化学键，使其对热降解和化学反应均具有很高的分子稳定性。
同时，该聚合物的分子结构也易于形成一个具有热稳定性的晶体点阵，因此，PPS是一种结晶熔点高达285℃的半晶状聚合物。
由于其分子结构所呈现的特点，PPS在燃烧中往往会形成炭质残渣，使材料具有与生俱来的阻燃性能。
尚未发现PPS在低于200℃左右的温度下溶于任何溶剂。
机械性能：纯PPS力学性能不高，尤其是抗冲击强度比较低，以玻璃纤维(GF)增强后，抗冲击强度由27J/m提高到76J/m，拉伸强度由80MPa提高到150MPa。
聚苯硫醚的弯曲模量可达3.8GPa，无机填料填充改性后可达到13GPa，且在载荷下的耐蠕变性好，耐磨性好，还具有一定的自润滑性能，可代替部分金属使用。
PPS PPS聚苯硫醚的特性及应用
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。
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。
PPS聚苯硫醚
PPS的结构与性能
2. 聚苯硫醚的性能
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。 ⑵ 热性能 PPS的耐热性十分优异，其Tg为110℃，熔点280℃-290℃，40%玻纤增强热变形温度260℃， 可在220~240℃温度范围内长期使用。在1000℃惰性气体仍保持40%的重量。
PPS的结构与性能
(5) 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。 (6)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。
PPS的结构与性能
(3)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。
(4)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。
聚苯硫醚（Polyphenylene sulfide）
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110℃。
聚苯硫醚和聚苯醚
聚苯硫醚和聚苯醚聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide，简称PPS）和聚苯醚（Polyphenylene Oxide，简称PPO）是两种重要的高性能工程塑料，它们在化学结构、物理性能以及应用领域上各有特点。
下面将分别介绍这两种材料，并对它们进行比较。
聚苯硫醚（PPS）结构与性质- 化学结构：PPS是由苯环通过硫原子连接形成的高分子聚合物。
这种结构赋予了PPS极佳的热稳定性和化学稳定性。
- 耐温性：PPS具有非常高的熔点（约280°C），可以在较高温度下长期使用。
- 化学稳定性：PPS对酸、碱、有机溶剂和氧化剂都有极好的抵抗能力。
- 机械性能：PPS具有良好的机械强度和刚性，但韧性相对较差。
应用领域PPS广泛应用于汽车、电子电气、化工等行业，用于制造耐高温的零件、电器组件、泵和阀门部件等。
聚苯醚（PPO）结构与性质- 化学结构：PPO是由苯环通过醚键连接形成的高分子聚合物。
PPO具有优异的电气绝缘性能和稳定的机械性能。
- 耐温性：PPO的热变形温度较高，但通常低于PPS。
未改性的PPO加工温度范围较窄。
- 化学稳定性：PPO对许多化学物质具有良好的抵抗能力，但对强氧化剂和某些溶剂敏感。
- 电气性能：PPO的电气绝缘性能非常出色，是其显著特点之一。
应用领域PPO主要用于电子电器领域，如电视机、计算机外壳、电器开关、连接器等。
此外，也用于制造各种阻燃材料。
PPS与PPO的比较- 耐温性：PPS的耐温性优于PPO，适用于更高温度环境。
- 化学稳定性：PPS的化学稳定性普遍优于PPO，尤其是对某些特定化学品的抵抗能力。
- 电气性能：PPO的电气绝缘性能优于PPS，使其在电子电器领域有更广泛的应用。
- 加工性能：PPO未改性时加工较困难，而PPS虽然加工温度高，但加工性能相对较好。
- 成本：从材料成本来看，特定情况下PPS的成本可能高于PPO，但具体成本还需根据市场供需情况而定。
总的来说，PPS和PPO各有优势，适用于不同的应用场景。
聚苯硫醚(PPS)纤维
特点与性能
工性能，可用于在燃煤炉中处理150-200℃ 含硫酸性气体以及造纸工业中干燥带、电缆 包胶层、复合材料等的制作。日本有公司利 用PPS纤维传热系数小的特点，开发保温衣 料，其保温性能比常规PRT纤维高30%40%，且可以减弱穿衣时约16%冷接触感。
注释 ：PRT是一种聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料，它 的组分包含PET树脂、玻璃纤维、成核剂和成核促进剂
制备
制备
延长PPS熔体丝条冷却固化时间，由此提高 纺丝性能和机械性能。在拉伸后处理工艺技 术中，采用在高于PPS玻璃化转变温度条件 下，对聚苯硫醚纤维实施高温水/油浴、多 级拉伸和多级、多温区加热松弛紧张热定型 处理技术，可使PPS大分子链取向趋于完善， 并进一步提高聚苯硫醚纤维的结晶度。采用 该技术制备的聚苯硫醚短纤维具有拉伸断裂 强度高，断裂伸长低，热稳定性好等特点。
应用
3 水泥工业 • 近年来,水泥行业新型干法水泥生产线中窑 头和窑尾采用袋式除尘器的越来越多. 新建 的3 000 t/ d、5 000 t/ d、10 000 t/ d 生产 线的水泥窑大量采用袋式除尘器,PPS 纤维 滤料也大有用武之地.
应用
4 化学品过滤 • PPS 纤维除在环保领域具有广泛而不可缺 少的用途外,还能用于那些腐蚀性强、溶液 温度较高的化学品的过滤,如各种有机酸和 无机酸、各种酚类、各种强极性溶剂等. 据 从相关行业协会及业内专家预计和我们分析 计算,2010 年国内PPS 纤维需求可能达到8 000 t ,2020 年将达到20 000 t .
应用
• 由于聚苯硫醚纤维的优异耐热性、耐腐蚀性 和阻燃性,因此具有十分广泛的用途,在环境 保护、化学工业过滤和军事等领域中的应用 尤为突出. 例如:用于热电厂的高温袋式除尘 、垃圾焚烧炉、水泥厂滤袋、电绝缘材料、 阻燃材料、复合材料等;另外,还可用作干燥 机用帆布、缝纫线、各种防护布、耐热衣料 、电绝缘材料、电解隔膜和摩擦片 (刹车用) 等.
聚苯硫醚的结构性能和应用
聚苯硫醚的结构、性能和应用聚苯硫醚具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。
同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，广泛地应用在航空航天、军事领域、电子电器.、石油化工、机械、仪表仪器、家用电器、食品医药、汽车灯具、接插件、传感器、纺织机械配件、防腐设备等。
1、聚苯硫醚结构聚苯硫醚结构式：sn 聚苯硫醚的化学结构简单而又巧妙每一个芳香环和一个对应的硫原子交互变化，两个以单键隔开的相邻双键之问，发生兀电子的部分交叠，使能量进一步降低，从而形成稳定的共轭结构。
共轭的兀电子云具有较强的非局域和极化特性，从而使它在电、磁、光等方面成为一种重要的材料。
PPS结晶度的测定方面,X光衍射法测得的PPS原粉的结晶度约为75%,熔融比焓法测定PPS的结晶度达70.8%(100%PPs结晶熔融热焓为80.45 J/mol),复合材料级PPS树脂结晶速度快,而且在挤拉工艺过程中即可达到40%～50%的结晶。
PPS结晶结构如下：聚苯硫醚是一种结晶性的聚合物。
未经拉伸的纤维具有较大的无定形区（结晶度约为5%），拉伸纤维在拉伸过程中产生了部分结晶，（增加至30%），如在130―230℃温度下对拉伸纤维进行热处理，可使结晶度增加到60―80%。
2、聚苯硫醚的基本特性PPS是一种由苯环和硫原子交替排列构成的线型高分子半结晶化合物。
苯环的刚性结构由柔性的硫醚键连接起来,赋予了其优良的耐热性、阻燃性、耐化学药品性以及与无机填料的良好亲合性,此外还具备较佳的流动性。
基本性能见表1:表1 PPS的基本性能项目断裂强度 ( cN/ dt ex)PPS 项目回潮率 ( %)PPS（1）优良的耐热稳定性PPS在260℃以上开始表现变形,在空气中于降解温度为700℃，经美国U L认证可在200―240℃下连续使用，在高荷重下热变形温度高达2 6 0℃以上，同时具有极佳的焊锡耐热性。
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PES PEEK PA46
超过10
性 能
PEI
PSU
PPS
PA66
工程塑料
~1600万
PC PPE PC/PET TPE PBT
附 加 价 值
2-10
PA6 POM PP
PC/ABS PMMA ABS HIPS
PET ABS/PA
通用塑料
~1.7亿
PS
1-2
LLDPE HDPE
PVC
2、发展期
八十年代中期到九十年代中期，四川大学发展了自己开发的硫磺溶液 法技术，在自贡市化学试剂厂建立了9t/a的PPS树脂合成扩试装置， 其PPS研究也连续列入“七五”、“八五”和“九五”期间的国家 863高技术发展计划中。四川大学和自贡市化学试剂厂建立了国内首 套百吨级（150t/a）PPS工业化试验装置。成为当时国产PPS树脂最主 要的供货单位。以此为起始，国外PPS产品也开始大规模进入中国市 场。
发展状况
二、国内发展
1、初始期： 在七十年代初到八十年代初，我国也与美、日一样，广泛开展了 PPS的合成研究，进行中试生产和初步应用开发工作。在这些早 期研发中，天津合成材料研究所、广州市化工研究院和四川大学 的PPS合成工艺路线具有代表性，并分别得到相关部门的支持和 经费资助，获得了较好成绩。
发展状况
发展状况
2、发展阶段
Phillips Petroleum 公司的专利于1985年保护期满后, PPS迎来 了一个大发展期，一系列以美、日为主的公司建立了PPS树 脂生产装置生产PPS。 1986年，日本吴羽化学工业公司采用新技术，开发了线性PPS， 商品名Fortron PPS——第二代线性高分子量PPS树脂。这种 线型的PPS纯度高，杂质非常少，白色，综合性能超过之前 的交联型PPS。成为了PPS树脂的发展方向，与Ryton PPS 成 为PPS树脂的两大著名品牌。
发展状况
一、国外发展
1、初期阶段
1968年美国菲利普斯成功研制出了采用对二氯苯和硫化钠为原料， 在极性有机溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中进行溶液缩聚合成聚苯 硫醚的方法，并申请专利保护，该公司于1971年首次实现了工业化 生产并以商品名“Ryton PPS”投放市场。从此，PPS受到各国的高 度重视，针对PPS开展的合成、加工与应用研究十分活跃。
发展状况
1987年前，Phillips Petroleum公司的Ryton PPS树脂占据了全 球几乎所有的市场。其主要应用于电子电气和机械工业等领 域。由于工艺的限制，当时的PPS树脂分子量还比较低，其 重均分子量通常在20,000左右，往往需要经过热氧交联处理， 提高树脂分子量、降低树脂流动性后才能挤出造粒，制成复 合材料，因而当年的PPS存在着一个大的缺点就是耐冲击性 差、性脆。
发展状况
Phillips Petroleum 公司与日本东丽工业公司等进行技术合作，使PPS 的合成生产技术日趋成熟。
大日本油墨化学公司、日本东曹公司、日本出光兴产株式会社等等公 司纷纷建立自己的PPS合成生产线生产PPS树脂。
美国通用电气塑料公司采用日本东曹公司的PPS树脂进行PPS复合材 料的生产。
发展状况
3、产业化发展期：
进入二十一世纪，四川得阳科技股份有限公司接受国家计委的高技术 产业化示范工程，于2002年底在四川德阳建成了千吨级的PPS产业化 装置并试车成功。于2003年以开始PPS树脂的正式生产和复合材料的 销售，成为几乎是唯一的国产PPS树脂生产与供应商。现在已发展成 为四川得阳化学有限公司、四川得阳特种新材料有限公司的生产产能 已达到30000t/a。
发展状况
全球PPS树脂主要生产厂家
国别 美国 生产厂家 美国菲利普斯（Phillips Petroleum Company） 泰科纳Ticona Engineering Polymers 商品名称 Ryton Fortron
日本
东丽工业公司
吴羽化学工业公司 大日本油墨化学公司 东曹公司 日本出光兴产公司
Torelina
Fortron DIC Susteel IDEMITSU Haton
中国
四川得阳化学、四川得阳特种新材料
发展状况
PPS全球需求及发展（折纯树脂，千吨）
地区
美国
2008
10.1
2009
7.0
20109.0来自20119.2
2012
9.5
2013
10.1
2014
12.1
2015
12.6
10-15年均增速
7%
欧洲
日本 中国 其他 总计
6.5
13.8 29.4 2.0 61.8
5.5
12.3 33.4 1.0 60.19
7.5
12.3 41.2 1.0 71.0
7.8
11.0 50.7 1.04 79.7
8.2
11.9 59.7 1.08 90.4
8.6
12.8 70.9 1.12 103.5
8.9
13.9 92.5 1.17 128.6
LDPE
市场规模
PPS概述
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 综合性能极其优良。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、聚醋、聚甲醛、尼龙和 聚苯醚之后的第六大工程塑料。
发展状况
日本住友贝克莱特公司采用大日本油墨化学公司的PPS树脂进行玻纤、碳纤、 有机物增强或改性进行复合材料的生产。
三菱工程塑料公司采用东丽工业公司的PPS树脂复合材料的生产
日本东洋纺株式会社采用大日本油墨的PPS树脂，通过自己独特的配方，制 得比常规PPS更好的物理性能以及优异的热电性能、耐腐蚀性能和自阻燃特 性，同时也生产PPS纤维。
PPS概述
聚苯硫醚（Poly Phenylene Sulfide）是分子主链上含有苯 硫基的热塑性工程塑料，其化学结构式为
PPS的主要合成方法
n Cl Cl + nNa2S S
n
+2nNaCl
PPS概述
PPS属于高性能的热塑性塑料，是高端定价、低量生产的高分子聚合体
（吨/年） （美元/千克）
特种工程塑料