Il PPS ha una struttura portante rigida e simmetrica e fa parte di un polimero cristallino composto da anelli benzenici para-sostituiti ripetuti e atomi di zolfo.
Il polifenilensolfuro è un nuovo tipo di plastica ingegneristica funzionale. Le sue molecole contengono unità strutturali ripetute di p-fenilensolfuro e la catena principale della molecola contiene fenilensolfuro. Il suo peso molecolare è compreso tra 10.000 e 50.000. Il polifenilensolfuro è un polimero lineare o ramificato senza punto di fusione cristallino. Ha una struttura lineare prima della reticolazione e una struttura termoindurente dopo la reticolazione. Può essere ammorbidito fino a un certo punto quando completamente riscaldato e raffreddato.
Il polifenilensolfuro viene policondensato a partire da solfuro di sodio e diclorobenzene in un solvente fortemente polare. I metodi di produzione includono il metodo di Michael, il metodo di autocondensazione con tiofene p-alogenato, il metodo di policondensazione con soluzioni di polialogenuri aromatici e solfuri di metalli alcalini, ecc.
La densità relativa del polifenilensolfuro è di 1,36 e la resina si presenta sotto forma di polvere bianca o granuli, duri e fragili, con elevata cristallinità e elevata viscosità del fuso. Il polifenilensolfuro ha due tipi di peso molecolare: basso e alto. A causa dell'elevato valore di fluidità, è difficile da stampare direttamente, quindi, oltre alla spruzzatura, altri metodi richiedono un certo grado di reticolazione durante lo stampaggio e una certa quantità di fibra di vetro o resina inorganica per stampaggio a iniezione, stampaggio a iniezione ed estrusione deve essere miscelata nel ripieno. Il polifenilensolfuro ad alto peso molecolare non necessita di reticolazione e può essere utilizzato direttamente nella lavorazione di prodotti in plastica.
Il PPS ha una struttura principale rigida e simmetrica ed è parte di un polimero cristallino composto da anelli benzenici para-sostituiti ripetuti e atomi di zolfo. Il PPS è una speciale plastica ingegneristica ad alte prestazioni e con un elevato punto di fusione fino a 280 °C, in grado di sostituire i metalli. Si colloca al vertice della piramide delle prestazioni dei polimeri, come mostrato in Figura 1. Per questo motivo, grazie alle eccellenti prestazioni della resina PPS, soddisfa i requisiti dei materiali impiegati nei progetti più complessi di ingegneria plastica.
1. Caratteristiche delle resine di polifenilene solfuro ad alte prestazioni
1. La resina PPS ad alte prestazioni è un polimero cristallino con elevata durezza. Il suo contenuto di cristalli è di circa il 65%. Elevata velocità di cristallizzazione, buona fluidità e breve ciclo di stampaggio.
2. Eccellente resistenza al calore. Il suo punto di fusione può raggiungere 275~291 °C, la temperatura di deformazione termica è di 135 °C e la temperatura di deformazione termica dopo il rinforzo delle fibre di vetro può raggiungere i 260 °C. In aria e azoto, la temperatura iniziale e di indebolimento del polifenilensolfuro è di circa 400 °C, si decompone in aria a 700 °C e può ancora mantenere il 40% del suo peso in gas inerte a 1000 °C. La temperatura di utilizzo a lungo termine è di 200~240 °C e la resistenza termica alla barriera ai gas e la stabilità termica all'uso continuo a lungo termine sono superiori a tutte le attuali materie plastiche ingegneristiche.
3. Presenta buone proprietà meccaniche. Presenta un'elevatissima rigidità, un'elevata durezza superficiale, una ridotta perdita di rigidità in condizioni di elevata umidità e un'eccellente resistenza al creep, alla fatica e all'usura. La sua resistenza all'usura può essere migliorata con lubrificanti di riempimento come la fluororesina e la fibra di carbonio. E ciò è notevolmente migliorato.
4. Presenta un'eccellente resistenza alla corrosione e agli agenti chimici. Oltre agli acidi fortemente ossidanti (come l'acido solforico concentrato, l'acido nitrico, ecc.), può resistere anche alla corrosione di altri acidi, alcali e sali ed è insolubile in qualsiasi solvente organico a temperature inferiori a 200 °C. La sua resistenza alla corrosione è pressoché equivalente a quella del politetrafluoroetilene. Inoltre, il PPS offre anche un'ottima resistenza agli agenti atmosferici e alle radiazioni, e le sue prestazioni non saranno influenzate da ripetute e intense irradiazioni ultraviolette e gamma e da radiazioni neutroniche.
5. Ha un basso tasso di assorbimento d'acqua (solo lo 0,008%) e di olio. Grazie al ridotto ritiro di stampaggio e al coefficiente di dilatazione lineare, il prodotto ha dimensioni stabili e una ridotta deformazione, mantenendo la stabilità dimensionale anche in ambienti umidi, oleosi e con gas corrosivi, il che lo rende idoneo per lo stampaggio di precisione.
6. Eccellenti proprietà elettriche. La resina PPS ad alte prestazioni presenta una minima variazione della resistività di volume ad alte temperature e umidità, e la sua costante dielettrica varia poco con la temperatura e la frequenza. Inoltre, il contenuto di impurità ioniche è basso e può essere immersa in un bagno di saldatura a 260 °C, resistendo così agli shock termici della saldatura superficiale dei componenti elettronici, ed è adatta a prodotti con requisiti estremamente elevati in termini di prestazioni elettriche. Presenta un'elevata resistività e basse proprietà dielettriche.
7. La resina PPS ad alte prestazioni ha una viscosità del fuso estremamente bassa e una buona fluidità. È facile da bagnare e da applicare alla fibra di vetro, quindi è facile da riempire. Il pellet per stampaggio a iniezione rinforzato con fibra di vetro o con riempitivo inorganico in fibra di vetro prodotto da questa resina presenta un'elevata resistenza all'impatto, alla flessione e alla duttilità.
8. La resina PPS ad alte prestazioni ha un'altissima forza di adesione al vetro, all'alluminio, all'acciaio inossidabile, ecc. La forza di adesione al vetro è addirittura maggiore di quella del vetro stesso.
2. Panoramica delle varietà di materie plastiche ingegneristiche
La plastica ingegneristica è un tipo di materiale plastico in grado di resistere a lungo alle sollecitazioni meccaniche come materiale strutturale e di essere utilizzato in un ampio intervallo di temperature e in ambienti chimici e fisici aggressivi. Rispetto alle materie plastiche comuni, le materie plastiche ingegneristiche presentano eccellenti proprietà meccaniche, proprietà elettriche, resistenza chimica, resistenza al calore, resistenza all'usura, stabilità dimensionale, ecc. e, rispetto ai materiali metallici, sono leggere e adatte alla progettazione di prodotti complessi, hanno un basso consumo energetico durante lo stampaggio e altri vantaggi. Le materie plastiche ingegneristiche sono ampiamente utilizzate in settori industriali come l'elettronica, l'edilizia, l'automobile, la meccanica e l'industria aerospaziale. Le materie plastiche ingegneristiche si dividono in due categorie: materie plastiche ingegneristiche per uso generale e materie plastiche ingegneristiche per uso speciale, in base alla quantità, alle prestazioni e all'ambito di applicazione.
Tra queste, le materie plastiche ingegneristiche generali includono principalmente nylon (PA), policarbonato (PC), poliossimetilene (POM), polibutilentereftalato (PBT), ossido di polifenilene (PPO), ecc. Il polimetilmetacrilato (PMMA) è un'applicazione delle materie plastiche in rapida crescita.
3. Applicazione della resina PPS ad alte prestazioni nelle materie plastiche ingegneristiche
In quanto plastica ingegneristica, i materiali di stampaggio PPS presentano numerose proprietà eccellenti e possono sostituire metalli, resine termoindurenti, ecc. Per questo motivo sono ampiamente utilizzati in vari campi.
(1) Applicazione su ricambi auto
L'utilizzo del PPS nei componenti automobilistici sarà il campo di applicazione più diffuso in futuro. Come mostrato in Figura 2, il PPS viene applicato ai componenti delle unità di azionamento elettrico. Poiché il PPS non solo offre un'eccezionale resistenza al calore continuo, ma anche agli agenti chimici (benzina, olio motore, ecc.),
Attualmente, oltre al fatto che il PPS può sostituire le parti metalliche e la resina fenolica utilizzate in passato, l'applicazione del PPS in componenti di nuova concezione sta accelerando. In particolare, si tratta di componenti per la guida, la frenata, il carburante, l'illuminazione e il raffreddamento di macchinari correlati al motore, nonché di componenti di controllo che controllano tali macchinari.
(2) Applicazione a strutture residenziali/OA/apparecchiature di precisione
Il "PPS superduro (40% GF)" è spesso utilizzato in apparecchiature idrauliche, come gli scaldabagni per uso domestico. Questo perché il "PPS ultraduro (40% GF)" non solo offre la stessa resistenza all'acqua calda del PPS, ma presenta anche caratteristiche di resistenza alla pressione e buona tenacità. Sta gradualmente sostituendo i materiali metallici e i materiali PPE deformabili, rappresentati in passato dall'ottone.
Il "PPS modificato (30% GF)", che offre un'ottima precisione dimensionale grazie alla sua bassa cristallinità, è adatto per componenti di apparecchiature di precisione. Allo stesso tempo, grazie alle sue eccellenti proprietà di basso attrito e bassa usura, è adatto a progetti con requisiti specifici in termini di scorrimento, come ingranaggi e cuscinetti.
In fotocopiatrici laser, stampanti, ecc., viene spesso utilizzato non solo per le sue proprietà di resistenza al calore e di fissaggio, ma anche per altre applicazioni speciali, come lo scorrimento attorno a ingranaggi o cuscinetti, e la conduzione elettrica. Tra queste, l'applicazione del PPS in strutture residenziali/OA/apparecchiature di precisione.
(3) Applicazione su componenti elettrici/elettronici
Oltre all'elevata resistenza al calore, alla precisione di stampaggio e alla stabilità dimensionale nel processo SMT, il PPS presenta anche un'elevata resistenza alla fiamma che può raggiungere la certificazione UL-94V-0 senza l'aggiunta di ritardanti di fiamma. Queste caratteristiche possono essere considerate i migliori materiali da stampaggio per componenti elettrici/elettronici, come i connettori. Vengono principalmente utilizzati il PPS reticolato rinforzato con fibra di vetro e il PPS lineare a bassa bava, che presentano le caratteristiche generali del PPS e un'adeguata formabilità, e sono adatti per prodotti stampati sofisticati e complessi come i connettori.
Inoltre, il PPS reticolato caricato con fibra di vetro/minerale e il PPS lineare sono adatti per gli oscilloscopi ottici, in quanto soddisfano i requisiti di stabilità dimensionale e rigidità. Il PPS formabile a bassissima pressione è adatto per la sigillatura di microbobine e componenti elettronici.
(4) Applicazione nell'industria meccanica e nell'industria chimica
Negli ultimi anni, il PPS è stato modificato chimicamente e miscelato con fibra di vetro, riempitivo minerale o fibra di carbonio per formare un materiale composito, ampiamente utilizzato anche nell'industria meccanica e in quella chimica.
(5) Applicazioni nel campo delle batterie al litio
Con batteria al litio si intende una batteria contenente litio nel sistema elettrochimico. A causa delle proprietà chimiche relativamente attive del litio metallico, i requisiti ambientali per la sua lavorazione sono molto elevati, motivo per cui le batterie al litio non sono state utilizzate su larga scala. Con l'avvento dell'era dell'informazione, la tecnologia microelettronica, caratterizzata da dimensioni ridotte, leggerezza, elevata affidabilità e velocità di funzionamento, si è sviluppata e sviluppata. Con l'aumento delle apparecchiature piccole e raffinate, anche i requisiti per le batterie sono aumentati. Le batterie al litio sono entrate nella fase di utilizzo diffuso. Il polifenilensolfuro (PPS) presenta un'eccellente resistenza al calore, isolamento, proprietà elettriche e altre caratteristiche che soddisfano i requisiti dei materiali nel campo delle batterie al litio, ed è il "compagno intimo" delle batterie al litio.
(6) Applicazione nel campo della tutela ambientale
Le principali fonti di emissione di gas di scarico e polveri di scarto sono gli impianti siderurgici, gli inceneritori di rifiuti, le centrali termoelettriche, i cementifici, gli impianti di carbon black e altri settori. I gas di scarico e le polveri di scarto prodotti presentano problematiche quali alte temperature, elevata umidità e corrosione, che richiedono materiali per la rimozione delle polveri con elevata resistenza alle alte temperature e alla corrosione.
Il PPS in fibra offre un'elevata stabilità termica e può essere utilizzato ininterrottamente a 200-240 °C. Anche se esposto a temperature elevate di 260 °C per 1000 ore, può comunque mantenere il 60% della sua resistenza. La resistenza alla corrosione del PPS è simile a quella del politetrafluoroetilene, noto come il "Re delle materie plastiche". In termini di ignifugazione, i prodotti in fibra PPS sono ignifughi e possono soddisfare lo standard UL-94V-0 senza l'aggiunta di ritardanti di fiamma. Pertanto, l'applicazione dei prodotti in fibra PPS nei settori sopra menzionati può migliorare notevolmente la durata delle apparecchiature di rimozione della polvere. Tra questi, il prodotto più utilizzato è il filtro a maniche antipolvere.
La resina di polifenilene solfuro ad alte prestazioni è ampiamente utilizzata nei progetti di ingegneria delle materie plastiche, ad esempio nei settori degli elettrodomestici, dell'edilizia, dell'automobile, dei macchinari, dell'industria aerospaziale e in altri settori, ma quando si eseguono operazioni di stampaggio PPS è necessario prestare attenzione ai seguenti aspetti:
(1) Pre-essiccazione. Cambiamenti nella tonalità e nella fluidità si verificano quando i pellet vengono essiccati a una temperatura troppo elevata o più a lungo del necessario.
(2) Impostare la temperatura del cilindro. Una temperatura ragionevole del cilindro è generalmente impostata tra 300 e 340 °C; non superare i 350 °C, in particolare per i prodotti miscelati con PTFE (fluororesina); l'intervallo di temperatura è 290-320 °C; non superare i 330 °C.
(3) Tempo di permanenza nel contenitore. Generalmente, la temperatura di permanenza nel contenitore è di 60 minuti a 300 °C e di 30 minuti a 320 °C.
(4) In caso di decomposizione della resina o situazioni simili, è necessario abbassare la temperatura del cilindro per scaricare la resina residua al suo interno. Una volta arrestato lo stampaggio, dopo aver scaricato la resina residua nel cilindro, spegnere l'alimentazione del riscaldatore.
