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1、滁州职业技术学院滁州职业技术学院09 级高分子材料应用技术专业级高分子材料应用技术专业毕业论文毕业论文课题名称课题名称：聚苯硫醚树脂涂料的生产工艺流程聚苯硫醚树脂涂料的生产工艺流程 学学 号：号： 20091203105 班班 级：级： 0909 级高分子材料应用技术级高分子材料应用技术姓姓 名：名： 杨俊俊杨俊俊 指导教师：指导教师： 王磊王磊 2011 年年 10 月月 31中文摘要聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,简称 PPS)是一种耐高温耐腐蚀的合成树脂,主要用于塑料成型制品及耐蚀涂料。PPS 树脂涂层性能优异,其短期耐热性可达 230左右,长期耐热可达 200,耐
2、低温性达-150,在空气中的热分解温度甚至超过聚四氟乙烯。在 170以下几乎没有溶剂可以使它溶解。除了强氧化性介质外,对一般的酸、碱、盐均有很好的耐蚀性。特别应指出的是它能耐高温盐酸、氢氟酸、磷酸及浓碱的腐蚀,在某些场合下可代替搪玻璃层。聚苯硫醚是 1973 年开始商品生产的新型合成树脂。虽然它开始商品生产的时间不久,但已经进入了耐高温塑料的行列。目前聚苯硫醚主要应用于涂料和成型制品方面。在作为涂料使用时,聚苯硫醚有耐高温和耐腐蚀性涂料之称,这主要是由于聚苯硫醚具有优越的耐热性、耐腐蚀性、耐溶剂性以及与金属具有很好的附着性能。聚苯硫醚的加工性能也很好，本论文主要讲述了聚苯硫醚树脂涂料的生产制备
3、和一些基本的物理化学性质及其特有的工程特性，根据其物理化学性能来制备各种涂料，在实际的生活和生产中得到了广泛的应用，在某些性能上聚苯硫醚树脂的性质由于其他涂料产品，方便了现实生活和生产，具有很大的影响意义。因此在现实生活生产得到了广泛的应用。关键词：关键词：聚苯硫醚、涂料、生产工艺绪论聚苯硫醚是一种性能优异于特种工程塑料，也称聚次苯基硫醚，是 1973 年在英国开始工业化生产的一种特种工程塑料。具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性、阻燃性、绝缘性，其强度和硬度均较高，机械性能优良，制品的尺寸稳定性好，可用多种加工成型方法加工，并且可精密成型。由于 PPS 与无机填料、增强纤维的亲和性以及其他高分子材
4、料的相容性好，因而可以制成不同的增强填充品种及高分子合金，用途十分广泛，1985 年以前，由于专利受到保护，世界上只有美国菲利浦石油公司生产 PPS 树脂，1985 年以后，PPS 获得了飞速发展，日本和德国几家公司相继建立了 PPS 树脂生产装置，使得 PPS 树脂的生产能力急剧增加，1988 年世界 PPS 的总装置能力达到了 2.85 万吨每年。1999 年世界年产值已达 5 万余吨，发展趋势极好，消耗量以每年 20%多的速度递增。2003 年世界 PPS 的年总需求量已达近 8 万吨。由于 PPS 的优异性能和广泛用途，虽然它的发展时间不长，但它已成为特种工程塑料第一大品牌，在通用工程
5、塑料的额排行中，PPS 排在聚碳酸酯、聚酯、聚甲醛、尼龙及聚苯醚之后，其产量居第六位。目录目录第第 1 1 章章概述概述- 1.1聚苯硫醚简介- 1.2涂料级聚苯硫醚树脂-第第 2 2 章章聚苯硫醚树脂聚苯硫醚树脂- 2.1聚苯硫醚树脂合成- 2.2聚苯硫醚树脂结构- 2.3聚苯硫醚树脂的性能-第第 3 3 章章聚苯硫醚涂料聚苯硫醚涂料- 3.1聚苯硫醚涂料的组成- 3.1.1 聚苯硫醚树脂- 3.1.2 填料- 3.1.3 助剂- 3.2聚苯硫醚涂料的制备- 3.2.1 分散液涂料的制备- 3.2.2 粉末涂料的制备- 3.3聚苯硫醚树脂涂料配方- 3.3.1 分散涂料配方- 3.3.2 粉
6、末涂料配方- 3.4聚苯硫醚涂层的基本性能- 3.5聚苯硫醚涂料的应用- 3.6聚苯硫醚涂料应用研究- 3.6.1 涂料配方- 3.6.2 涂层结构强度- 3.6.3 喷涂方法-参考文献-结束语-第 1 章 概述1.1聚苯硫醚简介聚苯硫醚是一种白色或者米黄色粉状物，其结构为苯环和硫的重复相连，以其耐高温、耐辐射、抗化学腐蚀、高强度等优良特性被广泛研究和应用 ，是一种新型高性能热塑性树脂。全称为聚亚苯基硫醚 ，英文名称为 Polyphenylene sulfide，简称 PPS。化学式如下所示：聚苯硫醚化学式聚苯硫醚是一种结晶性的聚合物。 聚苯硫醚的分子结构比较简单，分子结构对称，易于结晶，无极
7、性，电性能好，不吸水。 聚苯硫醚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，所以聚苯硫醚易于结晶，结晶度可达 70%-75%，熔点为 285，是一种硬而脆的高分子聚合物。 未经拉伸的纤维具有较大的无定形区 (结晶度约为 5%)，在 125时发生结晶放热， 玻璃化温度为 93，熔点为 281。拉伸纤维在拉伸过程中产生了部分结晶 (增加至 30%)，如在 130230温度下对拉伸纤维进行热处理，可使结晶度增加到6080%。因此，拉伸后的纤维没有明显的 玻璃化转变 或结晶放热现象，其熔点为 284。随着拉伸热定形后结晶度的提高，纤维的密度也相应增
8、大，由拉伸前的1.33g/cm3到拉伸后的1.34g/cm3，经热处理后则可达 1.38g/cm3。PPS 的结构与合成方法和所用原料等有关，根据 PPS 树脂分子的结构，可以分为通用型、高分子量标准线型。 1.2 涂料级聚苯硫醚树脂涂料级 PPS 的特点是在保持 PPS 特性的前提下，突出 PPS 材料的加工性能、降低成型收缩率和提高尺寸稳定性等，加入改性剂提高材料的韧性。注塑级 PPS 在化学工业、电子/电气业、材料制造业种均有较大的用途，主要用作制作：耐高温、绝缘的各种器件；仿佛密封件等；精密电器接插件、耐高温接触器等。用涂料级 PPS 既可以制成粉末涂料，采用静电喷涂、等离子喷涂和热喷
9、涂方法进行喷涂，也可以制成悬浮液或分散液涂料，采用压缩空气进行喷涂。采用悬浮液喷涂法、粉末喷涂以及混合方法喷涂，都是讲 PPS 涂料喷涂到金属表面上，再经过塑化和淬火处理而得到涂层。涂料级 PPS 广泛应用于： 机械、化工、轻纺、造字工业及电子/电子行业 各种轨道、容器、金属模具、食品罐、反应釜、储罐、储槽、管道、电子器件等产品的内外涂料。聚苯硫醚树脂的第一个应用领域是机械工业部门，特别适用于制作在高热、强腐蚀环境下的油井深处的机械部件，如阀门反应釜，溶剂罐管道过滤网导轨和刮刀杆。在石油化工行业 PPS 常用于制作泵阀门压缩机零件，齿轮。喷嘴，计量仪表，机械密封垫及外罩，还可用于制作蒸馏塔的盘
10、根及燃气洗涤器的烟雾去除器等。高流动性 PPS 树脂正在取代热固性环氧树脂，用作集成电路和电容器的密封材料，不用修边和后固化，可以大大提高生产效率。PPS 树脂与长玻纤制作波音飞机的舱门比金属门减重约 25%，费用比其他热塑性复合材料制作的舱门降低约 67%。第二章 聚苯硫醚树脂2.1聚苯硫醚树脂合成目前，PPS 的生产方法主要有硫磺溶液法，氧化聚合法和硫化氢法等。2.1.1 硫磺溶液法硫磺溶液法：在 175-250，六甲基磷酰三胺或者 N-甲基吡咯烷酮为溶剂的条件下，对二氯苯和硫磺在常压下发生缩聚反应生成 PPS，反应收率在 85%以上，将溶剂六甲基磷酰三胺、工业片碱、助剂、硫磺加入到反应釜
11、中，升温反应，待脱水合格后降温，加入对二氯苯进行缩聚反应，反应进行 8-10 小时候停止反应，回收溶剂，对固相物用水进行洗涤，洗涤后的树脂经干燥后造粒得到 PPS。洗涤液经萃取回收六甲基磷酰三胺，萃取后的洗涤液蒸发浓缩，结晶得到副产物氯化钠。该法的优点是采用硫磺做硫源，含量稳定，容易准确配料，所得产品质量较好，溶剂易于回收，三废较少，省去了硫化钠法的脱水步骤，反应周期短，节省了脱水装置，降低了投资和生产成本，且能耗低，硫单体利用率高；不足之处是技术难度较大，工业生产中硫磺提纯问题不易解决，加上在反应过程中加入了金属，低价金属离子盐类、醛类及有机酸等还原剂及助剂，增加了反应的副产物。反应式如下：反应流程如下：2.1.2 氧化聚合法氧化聚合法：氧化剂聚合法是以二苯基二硫化物为原料，氧气或空气为氧化剂，乙酰丙酮、
