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聚砜類塑料制品
聚砜最早出現(xiàn)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(yīng)，巴斯夫分別開發(fā)出了這三類物質(zhì)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
普通雙酚A型PSU的分子式：
砜基的共軛效應(yīng)提供了抗氧化性和熱穩(wěn)定性；醚鏈改善了韌性，苯環(huán)保證了其力學(xué)強度與模量。
聚苯砜PPSU的分子式：
聚苯砜主鏈上的苯環(huán)，提供了高的耐熱性和機械性能；醚鍵提供了優(yōu)良的流動性和加工性能。
聚醚砜PESU的分子式：
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。
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(xué)性能優(yōu)異、剛性大、耐磨、高強度，即使在高溫下也保持優(yōu)良的機械性能是其突出的優(yōu)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(wěn)定性高、耐水解、尺寸穩(wěn)定性好、成型收縮率小、無毒、耐輻射、耐燃、有熄性等優(yōu)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
|
項目 |
聚砜（雙酚A型） |
聚芳砜 |
聚醚砜 |
|
PSU/PSF |
PASF |
PES |
|
|
軟化點（℃） |
190 |
288 |
|
|
相對密度 |
1.24 |
1.36 |
1.37 |
|
抗張強度(MPa) |
70 |
94 |
86 |
|
伸長率(%) |
50～60 |
7～10 |
40～80 |
|
抗壓強度(MPa) |
280 |
150 |
130 |
|
抗彎強度(MPa) |
107 |
127 |
136 |
|
抗沖強度,(缺口)(KJ/m2) |
100 |
23 |
|
|
硬度(洛氏) |
M69(R120) |
M110 |
M88 |
|
揉曲模量,23℃,GPa |
2.7 |
2.6 |
2.6 |
|
抗張模量,23℃,GPa |
2.2 |
2.4 |
|
|
比熱，(J/Kg·K) |
1004.83 |
||
|
熱膨脹系數(shù)10-5cm/cm (℃) |
1.7 |
||
|
熱變形溫度（1.86MPa)(℃)) |
174 |
274 |
203 |
|
(0.45MPa)(℃) |
181 |
281 |
210 |
|
連續(xù)使用最高溫度(℃) |
150～170 |
200 |
180～200 |
|
電阻率23℃(Ω·cm) |
5×1016 |
3.2×1016 |
1017 |
|
介電強度(KV/mm)(短時) |
3.0 |
6.3 |
16 |
|
介電常數(shù)60Hz |
3.07 |
3.94 |
3.5 |
|
吸水性24h,3.2mm試樣（%） |
0.22 |
1.8 |
0.43 |
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(jīng)縮聚反應(yīng)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(tài)，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(xué)性能
雙酚A型聚砜具有優(yōu)異的力學(xué)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(xué)性能保持率高，沖擊強度在-60~120 ℃范圍內(nèi)變化不大。
雙酚A型聚砜的主要缺點：抗疲勞性差，有內(nèi)應(yīng)力開裂現(xiàn)象。
2）熱性能
雙酚A型聚砜具有優(yōu)異的耐熱性，如表1所示：
表1：雙酚A型聚砜熱性能
|
玻璃化溫度 |
190 ℃ |
|
脆化溫度 |
-101 ℃ |
|
熱變形溫度 |
175 ℃ |
|
長期使用溫度 |
-100 ℃~150 ℃ |
3）電性能
雙酚A型聚砜在寬廣的溫度和頻率范圍內(nèi)具有優(yōu)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(xué)藥品性
雙酚A型聚砜的化學(xué)穩(wěn)定性好，對無機酸、堿、鹽溶液都很穩(wěn)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(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。
5）其他性能
雙酚A型聚砜的耐輻射性能優(yōu)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(wěn)定性好，在濕熱的條件下其尺寸變化微小?；貜?fù)“收縮”查看更多
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(zhuǎn)等各種方法成型。具體加工性能表現(xiàn)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(guī)格和形狀的調(diào)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(xiàn)氣泡、銀絲現(xiàn)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(jīng)粉碎、干燥后可再生利用。
3）設(shè)計模具時應(yīng)注意使熔融流動的阻力最小，采用高溫高壓注射成型時應(yīng)使物料流程最短。注射嘴直徑應(yīng)大于3mm，當制品尺寸達100mm時注射嘴直徑應(yīng)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(fā)展，促進了PSU消費的增長。在汽車，航天、醫(yī)療、衛(wèi)生中PSU的需求量仍在保持穩(wěn)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(huán)硫酰氯與芳環(huán)縮聚而成，其應(yīng)用主要是電子電氣和汽車行業(yè)。
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(yōu)秀的，如下表所示：
表2：聚苯砜的機械性能
|
拉伸強度 |
84.3MPa |
|
彎曲模量 |
2.65GPa |
|
斷裂伸長率 |
80％ |
|
缺口沖擊強度 |
0.91J／cm |
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(fā)煙量很少。
4）耐藥品性
對酸、堿等無機藥品及溶劑有優(yōu)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(yōu)異的電性能，在200℃下絕緣性能穩(wěn)定。
PPSU材質(zhì)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(shù)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(shè)備。
|
加工溫度 |
400～425℃ |
|
壓力要求 |
140～210MPa |
|
模具溫度 |
230～280℃ |
四．聚醚砜（聚芳醚砜）
英文名稱：polyether sulfone
簡稱：PESU
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
|
Tg |
225℃ |
|
Td |
204℃ |
|
連續(xù)使用溫度 |
180 ～ 200℃ |
|
可耐蒸汽溫度 |
150 ～ 160℃ |
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(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域
聚醚砜具有特有的設(shè)計性能：包括寬溫度范圍內(nèi)（－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。
PESU濾芯
因此PESU制品大量應(yīng)用于電氣電子、機械、醫(yī)療、食品及航空航天領(lǐng)域。
五.巴斯夫UItrason?系列的應(yīng)用舉例
超濾膜組件
手持咖啡機
霧燈殼
不沾涂料
泵推進器（箭頭所示）
消防頭盔的面罩
碳纖維復(fù)合材料
中空纖維膜
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來源：百度文庫 艾邦高分子整理，轉(zhuǎn)載請注明來源
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