聚苯硫醚（PPS）概述

聚苯硫醚（通常称为 PPS）是一种半结晶热塑性塑料，其聚合物结构使其具有出色的耐化学性。 事实上，在低于 392°F (200°C) 的温度下，这种高性能热塑性塑料还没有已知的溶剂。 它的其他显著特性包括固有的阻燃性、电气性能和高机械强度。 大多数商用级 PPS 在不使用阻燃添加剂的情况下可达到 UL 94 V-0 阻燃等级。

虽然未经改性的 PPS 聚合物具有良好的综合性能，但添加纤维增强材料后，其韧性、结构和热性能都得到了显著提高。 热变形温度提高了两倍，挠曲模量提高了三倍多，这些都是 40% 玻纤增强聚苯硫醚比未填充聚苯硫醚在承重模塑件和机加工件中的使用量要大得多的主要原因。

PPS 树脂供应商、等级

1972 年，菲利普斯石油公司以Rytonâ品牌开发了 PPS 并将其商业化，PPS 被认为是高性能工程热塑性塑料的鼻祖。 索尔维从雪佛龙菲利普斯公司收购 PPS 业务后，扩大了公司的聚合物产品组合，推出了一系列 Ryton® PPS 牌号，包括玻璃纤维和碳纤维增强配方以及其他性能增强添加剂。 最常见的 Ryton 牌号是 40% 玻纤增强Ryton R-4 PPS。

自 PPS 开发和商业化以来，全球范围内的 PPS 产品种类已大幅增加。 已开发出具有熔融加工特性的树脂配方，可用于注塑、吹塑、粉末喷涂和挤压加工。 对 PPS 产品进行改性，可使其性能超越未填充 PPS 聚合物的特性，包括添加玻璃和矿物增强剂以提高强度，以及添加耐磨添加剂。

如今，索尔维仍是全球领先的注塑成型和挤出用 PPS 树脂和化合物供应商之一。 其产品范围包括无填充等级，以及用玻璃纤维和矿物纤维与玻璃纤维组合增强的几种配方。

另一家全球高性能聚合物生产商塞拉尼斯公司（Celanese）以 Forton® 品牌提供多种聚苯硫醚产品。 其产品系列包括无填充型、玻璃纤维和矿物增强型，以及其他可改善基本 PPS 聚合物特定性能的配方。 除性能增强型 PPS 材料外，Fortron 树脂产品系列还包括为注塑成型、挤出和其他熔融工艺开发的牌号。

东丽等其他全球聚苯硫醚树脂供应商提供各种聚苯硫醚牌号，主要用于大批量工业、汽车和电气应用的注塑成型。

德雷克开发出 Ryton R-4 PPS 可机加工毛坯形状

五十年来，索尔维的 40% 玻纤增强 Ryton R-4 一直是 PPS 工程材料中的主力军，服务于各行各业的无数应用。 然而，在其历史的大部分时间里，它的主要用途是注塑成型部件。 在零件结构过于复杂或数量太少而无法进行注塑模具投资的加工应用中，它的潜力要有限得多。 限制因素一直是缺乏高质量的可机加工毛坯形状，而这些毛坯形状又能满足许多行业对机加工零件和原型的树脂认证要求。

为满足这一需求，德雷克投资开发了生产 40% 玻纤增强 Ryton R-4 PPS 的技术，可生产各种规格的可加工棒材和板材。 由于德雷克的 Ryton R-4 PPS 型材是由 100% 原生 Ryton R-4 240 树脂挤压而成，因此材料性能达到最佳水平，并通过了 ASTM D-4067 PPS 000G40 和 ASTM D-6358 PPS 011G40 的材料认证。

玻璃纤维填充的 PPS 混合物通常以压缩成型或冲压挤出棒的形式提供。 PPS 粉末在内部与短玻璃纤维混合。 使用短纤维是为了防止混合物中出现纤维束和玻璃结块。 与长纤维的加固作用相比，这些短纤维更像是填充物。 然后将 PPS – 玻璃纤维混合物加热到接近 PPS 的熔点（545⁰F/ 285⁰C）。 在高压下，玻璃纤维-粉末混合物被固化并熔融成所需形状。

由于用于压缩成型和柱塞挤压的 PPS 原料是一种可变粉末混合物，因此无法按照 ASTM PPS 树脂标准进行认证。 此外，粉末和短玻璃纤维混合物可能无法满足美国材料与试验协会对 40% 玻璃纤维增强聚苯乙烯的性能要求。

冲压挤压棒的一个特点是伸长率低。 随着更多混合粉末的加入和对前面凝固材料的挤压，该工艺往往会在每个挤压周期之间形成 “扑克屑 “分层。 将柱塞挤压杆弯曲成圆形时，效果非常明显。 通常情况下，它会沿着一个分层断裂，并暴露出其他分层。

除了长度短的缺点外，压缩成型工艺还容易产生变化，导致质量和物理性能不一致。 这些问题包括混合比不一致、混合不均匀、干燥和水分控制问题、空气夹带以及压力和温度控制不准确。 此外，由于聚合物的热传导率本身较低，而且粉末-玻璃纤维混合物的体积密度较低，因此将其加热到成型温度往往需要较长的热循环，这可能会使 PPS 聚合物降解。 在生产大尺寸产品时尤其如此。 此外，由于沿模具侧壁的摩擦损耗导致成型压力的变化，通常会产生顶部和底部与中间部分具有不同密度和物理性质的压缩成型形状。

相比之下，熔融挤压是一种连续的工艺，使用的是树脂供应商预先混合均匀的 40% 玻纤增强 Ryton R-4 树脂，这种树脂以颗粒形式经过测试和认证。 颗粒在挤压机机筒内均匀熔化。 在德雷克严格控制内部压力和输出率的条件下，挤出机螺杆将熔融的 Ryton R-4 PPS 通过模具挤出所需的浆料形状。 挤压成型后，在严格控制的冷却条件下均匀凝固，从而将内应力降至最低。

通过德雷克挤压工艺生产出的 Ryton R-4 PPS 原料形状在整个横截面上和不同尺寸之间表现出一致的性能和均匀的可加工性。

Ryton R-4 PPS 性能简介

高强度

与未填充的 PPS 牌号相比，40% 玻纤增强 Ryton R-4 最令人印象深刻的特点之一是结构强度极高。 根据从挤出的 Drake Ryton R-4 库存形状中提取的属性值，Ryton R-4 240 PPS 中的玻璃纤维增强材料使这种超高性能聚合物的弯曲模量比未增强材料提高了近四倍。

在强度性能方面，它与其他超高性能热塑性塑料相比也毫不逊色。 在 Ryton PPS 树脂生产商索尔维公司进行的物理测试中，室温下 Ryton R-4 240 PPS 的弯曲模量比索尔维公司的玻璃增强 KetaSpire PEEK 高 30%。 Ryton R-4 的高强度和固有的耐化学性和耐温性使这种高性能材料被广泛用于机加工和注塑成型部件，如井下石油和天然气工业设备中的杆导向装置和泵部件。

耐温性

未填充聚苯乙烯的热变形温度和软化点相对较低。 这些因素限制了这种材料在许多需要高温结构强度的严酷工况应用中的使用。 然而，Ryton R-4 PPS 中 40% 的玻璃纤维增强可显著改善聚合物的热性能，并将这种超高性能热塑性塑料的固有优势扩展到更广泛的应用领域。

数据表属性显示，Ryton R-4 树脂的热变形温度 (HDT) 为 265°C (509°F)，而未填充 PPS 的热变形温度 (HDT) 为 95°C (203°F)。 值得注意的是，HDT 是根据测试时纤维的最佳方向成型的样品得出的。 实际的注塑部件或根据库存形状加工的部件不可能达到这种最佳效果。 尽管如此，高 HDT 使 Ryton R-4 PPS 的性能与其他几种超高性能热塑性塑料相当，可用于电连接器、汽车发动机部件以及在静态负载下长期暴露在高温下的井下油气应用。

耐化学性

在超高性能材料中，PPS 的耐化学性达到了非凡的水平：在低于 200°C (392°F) 的温度下，它不受任何已知溶剂的影响。

PPS 的这一固有特性加上其在高温下的高强度，使工程师在设计注塑和挤压部件时，能够在化学加工和油气井下设备的极端工作环境中保持可靠的结构完整性和功能性。

电气性能、可燃性等级

Ryton R-4 和其他牌号 PPS 的介电性能在极端耐温聚合物中名列前茅。 这种高性能材料的介电强度为 22kV/mm，在 25°C 和 1kHz 下的介电常数低至 3.90，在一定温度和频率范围内的耗散系数较低。

这种电气性能特性加上 UL 94 V-0 和 5VA 易燃性等级，使其被广泛用于注塑和精密加工电气连接器和连接器体，应用范围从核潜艇到石油和天然气工业部件。

Ryton R-4 PPS 的典型应用

Ryton R-4 PPS 在高温下的结构强度、优异的电气性能、可燃性等级和耐化学性之间的整体平衡令人印象深刻，因此其注塑应用数不胜数。 Drake Plastics公司开发的各种尺寸的尺寸稳定、可靠的毛坯形状，使这种材料在苛刻的最终使用条件下的长期可靠性也适用于精密加工部件。 这些都是Drake Plastics通过注塑成型和精密 CNC 加工生产的 Ryton R-4 PPS 部件的例子：

  • 其主要要求包括高强度、防潮、防化学腐蚀以及出色的电气绝缘性能，而且成本合理，应用领域不胜枚举 。
  • 使用德雷克 Ryton R-4 PPS 棒材加工而成的等离子割炬绝缘子具有很高的结构强度和在极端工作温度下的稳定性。
  • 船用和井下电气连接器和绝缘子 利用 Ryton R-4 PPS 的电气和热绝缘性能、耐化学性和 UL 易燃性等级。
  • 由 Ryton R-4 制成的阀座和密封环 具有尺寸稳定性和强度，可承受井下环境中的高静态负荷和温度。