PPS có xương sống cứng đối xứng và là một phần của polyme tinh thể bao gồm các vòng benzen thay thế para lặp lại và các nguyên tử lưu huỳnh.
Polyphenylene sulfide là một loại nhựa kỹ thuật chức năng mới. Phân tử của nó chứa các đơn vị cấu trúc p-phenylene sulfide lặp lại, và mạch chính của phân tử chứa phenylene sulfide. Khối lượng phân tử của nó là 10.000~50.000. Polyphenylene sulfide là một polyme tuyến tính hoặc phân nhánh, không có điểm nóng chảy tinh thể. Nó có cấu trúc tuyến tính trước khi liên kết ngang và cấu trúc nhiệt rắn sau khi liên kết ngang. Nó có thể mềm ra ở một mức độ nhất định khi được đun nóng và làm nguội hoàn toàn.
Polyphenylene sulfide được trùng ngưng từ natri sulfide và dichlorobenzene trong dung môi phân cực mạnh. Các phương pháp sản xuất bao gồm phương pháp Michael, phương pháp tự trùng ngưng thiophenate halogen hóa p, phương pháp trùng ngưng polyhalide thơm và dung dịch sunfua kim loại kiềm, v.v.
Mật độ tương đối của polyphenylene sulfide là 1,36, nhựa là bột hoặc hạt màu trắng, cứng và giòn, có độ kết tinh cao và độ nhớt nóng chảy mạnh. Polyphenylene sulfide có hai loại trọng lượng phân tử: trọng lượng phân tử thấp và trọng lượng phân tử cao. Do giá trị lưu lượng nóng chảy cao, khó đúc trực tiếp, vì vậy ngoài phương pháp phun, các phương pháp khác phải trải qua một mức độ liên kết ngang nhất định trong quá trình đúc, và một lượng sợi thủy tinh hoặc nhựa vô cơ nhất định cho ép phun, đúc và ép đùn phải được trộn vào trong vật liệu nhồi. Polyphenylene sulfide có trọng lượng phân tử cao không cần liên kết ngang và có thể được sử dụng trực tiếp trong quá trình gia công các sản phẩm nhựa.
PPS có cấu trúc xương sống cứng đối xứng và là một phần của polyme tinh thể được cấu thành từ các vòng benzen thay thế para lặp lại và các nguyên tử lưu huỳnh. PPS là một loại nhựa kỹ thuật đặc biệt có hiệu suất cao và nhiệt độ nóng chảy lên đến 280 °C, có thể thay thế kim loại. Nó nằm ở đỉnh của kim tự tháp hiệu suất polyme, như thể hiện trong Hình 1. Vì lý do này, dựa trên hiệu suất tuyệt vời của nhựa PPS, nó đáp ứng các yêu cầu vật liệu của các dự án nhựa kỹ thuật khắt khe.
1. Đặc điểm của nhựa Polyphenylene Sulfide hiệu suất cao
1. Nhựa PPS hiệu suất cao là loại polymer tinh thể có độ cứng cao. Hàm lượng tinh thể khoảng 65%. Tốc độ kết tinh nhanh, độ lưu động tốt và chu kỳ đúc ngắn.
2. Khả năng chịu nhiệt tuyệt vời. Điểm nóng chảy của nó có thể đạt 275-291°C, nhiệt độ biến dạng nhiệt là 135°C, và nhiệt độ biến dạng nhiệt sau khi gia cường sợi thủy tinh có thể đạt 260°C. Trong không khí và nitơ, nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ suy yếu của polyphenylene sulfide là khoảng 400°C, phân hủy trong không khí ở 700°C, và vẫn có thể duy trì 40% trọng lượng trong khí trơ ở 1000°C. Nhiệt độ sử dụng lâu dài là 200-240°C, khả năng chịu nhiệt của lớp chắn khí và độ ổn định nhiệt sử dụng liên tục lâu dài vượt trội so với tất cả các loại nhựa kỹ thuật hiện có.
3. Có tính chất cơ học tốt. Độ cứng cực cao, độ cứng bề mặt cao, độ cứng giảm ít trong điều kiện độ ẩm cao, khả năng chống rão, chống mỏi và chống mài mòn tuyệt vời. Khả năng chống mài mòn có thể được cải thiện đáng kể bằng cách bổ sung chất bôi trơn như nhựa fluororesin và sợi carbon.
4. Khả năng chống ăn mòn và kháng hóa chất tuyệt vời. Ngoài các axit oxy hóa mạnh (như axit sunfuric đậm đặc, axit nitric, v.v.), nó còn có thể chịu được sự ăn mòn của các axit, kiềm và muối khác, và không hòa tan trong bất kỳ dung môi hữu cơ nào dưới 200°C. Khả năng chống ăn mòn của nó gần như tương đương với polytetrafluoroethylene. Ngoài ra, PPS còn có khả năng chống chịu thời tiết và bức xạ tốt, hiệu suất của nó sẽ không bị ảnh hưởng bởi nhiều bức xạ cực tím, tia gamma và bức xạ neutron mạnh.
5. Tỷ lệ hấp thụ nước và dầu thấp (chỉ 0,008%). Độ co ngót khuôn và hệ số giãn nở tuyến tính thấp, sản phẩm có kích thước ổn định và biến dạng nhỏ, vẫn có thể duy trì độ ổn định kích thước ngay cả trong môi trường ẩm ướt, dầu mỡ và khí ăn mòn, do đó có thể được sử dụng cho đúc chính xác.
6. Tính chất điện tuyệt vời. Nhựa PPS hiệu suất cao có điện trở suất thể tích thay đổi rất ít dưới nhiệt độ và độ ẩm cao, và hằng số điện môi của nó thay đổi rất ít theo nhiệt độ và tần số. Ngoài ra, hàm lượng tạp chất ion thấp, có thể ngâm trong bể hàn ở 260°C, do đó có thể chịu được sốc nhiệt hàn bề mặt của linh kiện điện tử, phù hợp cho các sản phẩm có yêu cầu cực kỳ cao về hiệu suất điện. Nó có điện trở suất cao và tính chất điện môi thấp.
7. Nhựa PPS hiệu suất cao có độ nhớt nóng chảy cực thấp và độ lưu động tốt. Dễ dàng thấm ướt và tiếp xúc với sợi thủy tinh, do đó dễ dàng đổ đầy. Hạt nhựa ép phun gia cường sợi thủy tinh hoặc sợi thủy tinh vô cơ được chế tạo từ nhựa PPS có khả năng chịu va đập, chịu uốn và độ dẻo cao.
8. Nhựa PPS hiệu suất cao có độ liên kết rất cao với kính, nhôm, thép không gỉ, v.v. Độ liên kết với kính thậm chí còn cao hơn so với kính.
2. Tổng quan về các loại nhựa kỹ thuật
Nhựa kỹ thuật là một loại vật liệu nhựa có thể chịu được ứng suất cơ học trong thời gian dài làm vật liệu kết cấu và có thể được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ rộng và trong môi trường hóa học và vật lý khắc nghiệt. So với nhựa thông thường, nhựa kỹ thuật có các tính chất cơ học, tính chất điện, khả năng chịu hóa chất, khả năng chịu nhiệt, khả năng chống mài mòn, độ ổn định kích thước, v.v. tuyệt vời hơn và so với vật liệu kim loại, chúng nhẹ hơn và thuận tiện cho thiết kế sản phẩm phức tạp, tiêu thụ năng lượng thấp trong quá trình đúc và các ưu điểm khác. Nhựa kỹ thuật được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp như điện tử, xây dựng, ô tô, máy móc và hàng không vũ trụ. Nhựa kỹ thuật được chia thành hai loại: nhựa kỹ thuật đa dụng và nhựa kỹ thuật chuyên dụng theo số lượng, hiệu suất và phạm vi ứng dụng.
Trong số đó, nhựa kỹ thuật nói chung chủ yếu bao gồm nylon (PA), polycarbonate (PC), polyoxymethylene (POM), polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene oxide (PPO), v.v. Polymethylmethacrylate (PMMA) là ứng dụng nhựa phát triển nhanh chóng.
3. Ứng dụng nhựa PPS hiệu suất cao trong nhựa kỹ thuật
Là một loại nhựa kỹ thuật, vật liệu đúc PPS có nhiều đặc tính tuyệt vời và có thể thay thế kim loại, nhựa nhiệt rắn, v.v. và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực vì lý do này.
(1) Ứng dụng trên phụ tùng ô tô
Việc sử dụng phụ tùng ô tô là lĩnh vực ứng dụng PPS rộng rãi nhất trong tương lai. Như thể hiện trong Hình 2, PPS được ứng dụng cho các bộ phận truyền động điện. Bởi vì PPS không chỉ có khả năng chịu nhiệt liên tục, kháng hóa chất (xăng, dầu động cơ, v.v.) vượt trội, mà còn có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.
Hiện nay, ngoài việc PPS có thể thay thế các chi tiết kim loại và nhựa phenolic được sử dụng trước đây, việc ứng dụng PPS vào các chi tiết mới cũng đang được đẩy mạnh, đặc biệt là các chi tiết truyền động, phanh, nhiên liệu, chiếu sáng, làm mát tập trung vào các máy móc liên quan đến động cơ, và các chi tiết điều khiển các máy móc này.
(2) Ứng dụng cho các cơ sở dân cư/OA/thiết bị chính xác
"PPS siêu cứng (40% GF)" thường được sử dụng trong các thiết bị liên quan đến nước như bình nước nóng trong các thiết bị dân dụng. Bởi vì "PPS siêu cứng (40% GF)" không chỉ có khả năng chịu nước nóng của PPS mà còn có đặc tính chịu áp lực và độ bền tốt. Nó đang dần thay thế vật liệu kim loại và vật liệu PPE biến dạng trước đây được đại diện bởi đồng thau.
"PPS biến tính (30%GF)" có độ chính xác kích thước tốt nhờ độ kết tinh thấp, phù hợp cho các chi tiết thiết bị chính xác. Đồng thời, nhờ đặc tính ma sát thấp và mài mòn thấp, sản phẩm này phù hợp cho các dự án có yêu cầu đặc biệt về đặc tính trượt, chẳng hạn như bánh răng và ổ trục.
Trong lĩnh vực máy photocopy laser, máy in, v.v., PPS thường được sử dụng không chỉ vì khả năng chịu nhiệt và cố định, mà còn cho các loại đặc biệt khác, chẳng hạn như trượt quanh bánh răng hoặc ổ trục, và dẫn điện. Trong số đó, PPS được ứng dụng trong các cơ sở dân dụng/OA/thiết bị chính xác.
(3) Ứng dụng trên các linh kiện điện/điện tử
Ngoài khả năng chịu nhiệt cao, đúc chính xác và ổn định kích thước trong quy trình SMT, PPS còn có khả năng chống cháy cao, có thể đạt tiêu chuẩn UL-94V-0 mà không cần thêm chất chống cháy. Những đặc tính này có thể được coi là vật liệu đúc tốt nhất cho các linh kiện điện/điện tử, đại diện cho đầu nối. PPS loại liên kết ngang gia cường/không gia cường sợi thủy tinh và PPS tuyến tính ít gờ được sử dụng chủ yếu, sở hữu các đặc tính chung của PPS và khả năng định hình phù hợp, phù hợp cho các sản phẩm đúc phức tạp và tinh vi như đầu nối.
Ngoài ra, PPS liên kết ngang chứa sợi thủy tinh/khoáng chất và PPS tuyến tính thích hợp cho máy hiện sóng quang học, chẳng hạn như các yêu cầu về độ ổn định kích thước và độ cứng. PPS định hình áp suất cực thấp thích hợp để bịt kín các cuộn dây siêu nhỏ và linh kiện điện tử.
(4) Ứng dụng trong công nghiệp máy móc và công nghiệp hóa chất
Trong những năm gần đây, PPS đã được biến đổi về mặt hóa học và trộn với sợi thủy tinh, chất độn khoáng hoặc sợi carbon để tạo thành vật liệu composite, cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp máy móc và công nghiệp hóa chất.
(5) Ứng dụng trong lĩnh vực pin lithium
Pin Lithium là loại pin chứa lithium trong hệ thống điện hóa. Do tính chất hóa học tương đối hoạt động của kim loại lithium, các yêu cầu về môi trường khi xử lý nó rất cao, đó là lý do tại sao pin lithium chưa được sử dụng rộng rãi. Với sự ra đời của thời đại thông tin, công nghệ vi điện tử với đặc điểm kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, độ tin cậy cao và tốc độ làm việc nhanh đã phát triển và ngày càng lớn mạnh. Trong khi các thiết bị nhỏ gọn và tinh vi ngày càng tăng, nhu cầu về pin cũng ngày càng cao. Pin Lithium đã bước vào giai đoạn sử dụng rộng rãi. Polyphenylene sulfide (PPS) có khả năng chịu nhiệt, cách điện, tính chất điện và các đặc tính khác tuyệt vời, đáp ứng các yêu cầu về vật liệu trong lĩnh vực pin lithium, và là "người bạn đồng hành thân thiết" của pin lithium.
(6) Ứng dụng trong lĩnh vực bảo vệ môi trường
Nguồn phát thải khí thải và bụi thải chủ yếu là các nhà máy sắt thép, lò đốt rác thải, nhà máy nhiệt điện, nhà máy xi măng, nhà máy than đen và các lĩnh vực khác. Khí thải và bụi thải phát sinh có những vấn đề như nhiệt độ cao, độ ẩm cao và ăn mòn, đòi hỏi vật liệu xử lý bụi phải có khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn tốt.
PPS sợi có độ ổn định nhiệt cao và có thể sử dụng liên tục ở nhiệt độ 200-240°C. Ngay cả khi được đặt ở nhiệt độ cao 260°C trong 1000 giờ, nó vẫn có thể duy trì 60% độ bền. Khả năng chống ăn mòn của PPS tương đương với polytetrafluoroethylene, được mệnh danh là "Vua của các loại nhựa". Về khả năng chống cháy, các sản phẩm sợi PPS không bắt lửa và có thể đáp ứng tiêu chuẩn UL-94V-0 mà không cần thêm chất chống cháy. Do đó, việc ứng dụng các sản phẩm sợi PPS trong các lĩnh vực trên có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ của thiết bị loại bỏ bụi. Trong số đó, sản phẩm được sử dụng rộng rãi nhất là túi lọc bụi.
Nhựa polyphenylene sulfide hiệu suất cao được sử dụng rộng rãi trong các dự án nhựa kỹ thuật như thiết bị điện tử, xây dựng, ô tô, máy móc, hàng không vũ trụ và các ngành công nghiệp khác, nhưng cần lưu ý những khía cạnh sau khi thực hiện các hoạt động đúc PPS:
(1) Sấy sơ bộ. Sự thay đổi về màu sắc và độ lưu động xảy ra khi viên được sấy ở nhiệt độ quá cao hoặc sấy lâu hơn mức cần thiết.
(2) Cài đặt nhiệt độ thùng. Nhiệt độ thùng hợp lý thường được cài đặt trong khoảng 300-340°C, không được gia nhiệt quá 350°C, đặc biệt đối với các sản phẩm trộn với PTFE (nhựa fluoro), phạm vi nhiệt độ là 290-320°C, không được vượt quá 330°C.
(3) Thời gian lưu trong thùng. Thông thường, thời gian lưu trong thùng là 60 phút ở nhiệt độ 300°C và 30 phút ở nhiệt độ 320°C.
(4) Trong trường hợp nhựa bị phân hủy hoặc các tình huống tương tự, cần phải hạ nhiệt độ thùng để xả hết nhựa còn sót lại trong thùng. Khi dừng đúc, sau khi xả hết nhựa còn sót lại trong xi lanh, vui lòng tắt nguồn điện gia nhiệt.
