聚苯硫醚(pps)纤维 (2)

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1、聚苯硫醚（PPS）纤维曲斐 李双 李娜 王琦 崔亮 张震 张帅 韦志鹏 张旭槟 蒙英志 沈铁民 崔乙文班级的三分之一注释；大家多多打分目录发展和简介结构与性能制备与成型应用与任务 1968年，当时的美国菲利普斯石油公司成功研制出了采用 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，中合成并申 请了专利保护并该公司于1971年首次实现了聚苯硫醚的工业 化生产并以 商品名“Ryton PPS”投放市场。从此，聚苯硫醚受 到各国的高度重视，针对聚苯硫醚开展的合成、加工与应用 研究十分活跃。 1987年前，美国菲利普斯石油公司的PPS树脂占据了全 球

2、 几乎所有的市场。同时作为战略性物质，其销售与 出口也受 到了一些限制，其主要应用于电子电气和机械 工业等领域， 由于工艺水平的限制，当时的聚苯硫醚树脂分子量还比较低， 其重均分子量通常为20000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，因而当年的聚苯硫醚存在着一个大的缺点就是耐冲 击性差、脆性。发展 菲利普斯石油公司的专利于1985年保护期满后，聚苯硫醚 迎来了一个大发展期。 以美、日为主的公司建立了聚苯硫醚树脂生产装置，开始 生产聚苯硫醚。在这些新兴的聚苯 硫醚产品中，以日本吴羽 化学工业公司推出的 Fortron PPS第二代线

3、型高分子量聚 苯硫醚树 脂最引人注目，其复合改性材料由日本宝理塑料公 司生产、销售。 该树脂生产工艺先进，产品质量好、性能优，特别是它全 面改善了聚苯硫醚耐冲击性能差、性脆的致命缺点。此外， Fortron PPS可以直接制造成纤维和薄膜，加上树脂 的本色 浅，可制成各种色泽鲜艳的制品。 目前全球聚苯硫醚树脂的生产能力已经超 过50kt/a，成为 特种工程塑料的第一大品种 和第六大工程塑料品种。发展我国对PPS纤维的研究起步于20世纪90年代初，生产PPS纤维的企业主要分布在江苏、浙江、四川、辽宁等省市和地区。 国产PPS纤维的品种仍然比较单一，以圆形截面、线密度为2.22.7dtex的PPS

4、短纤维居多。对比目前全球PPS树脂的生产能力已经超过5万吨/年，成为特种 工程塑料的一大品种。其生产格局是：只有美国、日本和中国 掌握PPS树脂的工业化生产制造技术，拥有生产能力和产品。 俄罗斯、印度正在积极进行PPS树脂工业化生产的研发。美国 雪佛龙菲利普斯公司、吴羽化学工业公司(包括佛特隆公司)和 小日本油墨化学工业公司是全球最主要的三大PPS树脂生产商 。 在我国发展任意比互溶问题特点问题提问大家简介聚苯硫醚（PPS），全称为聚亚苯基硫醚。PPS的分子结构比较简单，分子主链由苯环和硫原子交替排列，大量的苯环赋予PPS以刚性，大量的硫醚又提供柔顺性，使其分子结构对称，易于结晶，无极性，电性

5、能好，不吸水。注释；由于硫原子的极性被苯环共轭及高结晶度的束缚 ，整个聚合物呈现出非极性或弱极性的特点 简介其国外商品名称赖顿（Ryton），线密度为2.22.7dtex。强度2.653.08 CN/dtex、伸长率25%35%，熔点285，极限氧指数值3435，200时强度保持率为60%，断裂伸长无变化；有较好的纺织加工性能。简介其纤维具有优异的耐化学性和耐高温的热稳定性以及抗恶劣环境、阻燃、绝缘、防辐射等功能，在高温、化学腐蚀等环境中得到广泛应用。性能与特点PPS纤维是一种线型、分子量高、结晶性 好高聚物，其具有很高的热稳定性、耐化学 腐蚀性、阻燃性以及良好的加工性能。其优 异的综合性能表

6、现在如下几个方面。 1 热稳定性 PPS纤维在高温下有优良的强度、刚性及 耐疲劳性，在低于400的空气或氮气中性 能较稳定。在204高温空气中2000h后仍 有90的强度保持率，特点与性能5000h后有70的强度保持率，8000h有 近60%的强度保持率。在空气中，当温度达 到700时才能发生完全降解。 为了使PPS应用于塑料工业，必须对其热处理以适当提高分子量并降低熔融指数。 通过对不同温度下聚苯硫醚原粉热处理后的 红外光谱分析，发现热处理后聚苯硫醚分子 结构中存在以下三种结构形式：特点与性能（小插曲） 可见热处理后均在线性分子链上出现了1，2，4三取 代苯或二苯醚的现象，和结构是使聚苯硫醚

7、链增长或支化，而结构是使聚苯硫醚交联，三种结构均使它的分子量增大，熔融指数下降。 三种结构与处理条件关系密切，在150350之间 处理得到和的结构， 超过350的热处理会出现型的交联结构。 特点与性能 但是在氮气保护下即使温度高于350也不会得到上式三种结构中的任何一种结 构，可见热处理后的结构除与温度有关 外还与氧有关。 较适宜的处理条件是在285300的空气中进行，此时既不会形成处理过度， 出现的不熔不溶的交联结构，又会使聚 苯硫醚的分子量增加。 2 耐化学腐蚀性PPS纤维具有优异的耐化学腐蚀性，特别 是耐非氧化性酸和热碱液的性能突出，能 抵抗酸、碱、氯烃、烃类、酮、醇、酯等 化学品的侵蚀

8、，在200下不溶于任何化学 溶剂，在四氯化碳、氯仿等有机溶剂中一 周后仍能保持原有的抗拉强度。特点与性能4抗氧化性 只有浓硫酸和浓硝酸等强氧化剂才能使 PPS纤维发生剧烈的降级。因大分子中硫原 子容易被氧化，所以PPS纤维对氧化剂比较 敏感，耐光性也较差。，原因 由于主链上苯环与硫原子形成了共轭，且硫原子尚未处于饱和，经 氧化后可使硫醚键变为亚砜基和砜基或者是苯环和相邻大分子形成氧桥支 化或交联，但并没使主链断裂，因此热氧稳定性十分突出5 阻燃剂 PPS纤维加工成德制品很难燃烧，不需添加 阻燃剂就可以达到UL-94V-0标准。置于火 焰中时虽然会发生燃烧，但不会滴落，且 远离火自熄。燃烧时呈橙

9、黄色火焰，并生 成微量黑烟灰，发烟率低于卤化聚合物， 燃烧物不脱落，形成残留焦炭，表现出较 低的烟密度和良好的延燃性特点与性能特点与性能6 介电性 PPS纤维的介电常数为3.95.1，介电强度为 1317KV/mm，在高温、高湿、变频条件下 仍能保持良好的绝缘性。 7 其他性能 PPS纤维强度、伸度和弹性等机械性能与聚酯 相当，对射线和和中子放射的绝缘性比尼 龙和聚酯纤维好。同时还具有良好的纺织加特点与性能工性能，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PR

10、T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 聚苯硫醚的合成：1) Genvresse 路线（弗克催化路线）1897年，genvresse 用苯和硫在Friedel-crafts 催化 剂（AlCl3）共热制备得到聚苯硫醚。该法产率较低(仅为5080)，产物分子量低 ，聚合物分子支化，交联度高，含较多二硫杂蒽。制备3）对-卤代苯酚盐熔融或液相自缩聚 1959年美国道公司的Lenz 和Handtouits 用对-卤代苯酚 盐缩聚，制备得到了聚苯硫醚。该方法不需要调节单体比例，可

11、得到标准线型聚 苯硫醚树脂产品，但单体生产工艺路线长、原料毒 性大、价格昂贵、反应易产生环状聚苯硫醚低聚物 等缺点导致其不能完成工业化。制备4）Phillips 路线（硫化钠法）1967年美国phillips petroleum 公司的Edmond 和Hill 提出用对二氯苯和硫化钠溶解在极性溶剂中，170- 350氮气保护下制备聚苯硫醚。该方法由于原料价格低廉易得、工艺路线短、产 品质量稳定、得率较高（一般在90以上），最早 投入工业化生产。制备5）硫磺溶液法1964年，四川大学的陈永荣提出硫磺溶液法，用硫 磺和对-二氯苯在常压下进行缩聚反应，制备聚苯 硫醚。该方法由于使用硫磺作为硫源，具有

12、原料纯度高 和贮存稳定性好的特点，反应周期短、能耗低、溶 剂易于回收。是国内最早的工业化生产方法。制备制备线型高分子质量PPS树脂是一种热塑性材料， 熔点为285，在200以下几乎不溶于任 何溶剂，难以进行湿法纺丝，因此，通常选 用熔融纺丝-拉伸定型工艺技术进行生产。 其纺丝工艺流程见图。 在PPS熔融纺丝过程中，通常选用适合的高温 纺丝、徐冷、固化成形、牵伸、定型等技术 。在纺丝喷丝板下，实施环吹风丝条渐冷技 术，以使熔体丝条进一步拉伸细化，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

13、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 。汽车工业电子方面机械工业化工领域应用应用应用 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)

14、 等.应用 PPS 纤维针刺非织造布或机织物可用于热 的腐蚀性试剂的过滤,是较为理想的耐热和 耐腐蚀材料. 用PPS 纤维制成针刺毡带用于 造纸工业的烘干机上,同时也可用于制作电 子工业的特种用纸. 其单丝或复丝织物还可 用作除雾材料.超细化PPS纤维应用1 火力发电烟道除尘 PPS 纤维主要用于工业燃煤锅炉袋滤室的 过滤织物. 工业用炉排放出的废热烟气含有 SOx 、NOx 、HCl 及二氧杂环烃类等腐蚀 性化学物,一般的材料使用寿命短,过滤效果 差. 用于工业燃煤锅炉的PPS 过滤织物,在湿 态酸性环境中,在190 以下,使用寿命可达3 年左右. 国外电厂、钢厂主要采用PPS 纤维 织成的

15、毡或其它形式的滤布,国内主要依靠 进口.应用2 钢铁工业 钢铁工业也是大气污染的主要来源之一,使 用袋式除尘器的数量巨大. 我国钢产量已超 过3 亿t ,如果按照宝钢应用袋式除尘器的状 况计算,总共需要2 100 万m2 滤料,其中大部 分是化纤滤料. 按照滤袋使用寿命315 年计 算,每年更换滤袋所需的滤料约700 万m2 ,需 要纤维滤毡3 850 t ,也就是说,钢铁工业的袋 式除尘器用量还有较大的扩展余地.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

16、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 .5 在电子电器领域 主要选用玻纤增强的聚苯硫醚制作 H级绝缘 材料和精密零件，如变压器骨架、高频线 圈 骨架、插头、插座、开关、接线架、电 视机输出变压 器，铝电解电容器差板，接 触器转鼓鼓片等。 在化工领域用作反应釜、管道、储罐的涂层，以及化 工泵、 燃油泵、阀门等零件。应用 作为叶轮、风机、叶片、离合器、齿轮、 偏心 轮、过滤器、复印机卡爪、旋转轴承及照相机 光 圈零件等。在机械领域应用 聚苯硫醚纤维是一种重要的高性能纤维,力 学性能