PPS - 聚苯硫醚

聚苯硫醚（PPS）是一种高性能半结晶工程热塑性塑料，其分子主链由交替排列的苯环和硫原子组成。这种刚性分子结构赋予PPS卓越的性能组合：无需添加剂即具有固有阻燃性（UL 94 V-0）、在200°C以下对几乎所有已知溶剂具有出色的耐化学性、高达240°C的连续使用温度以及优异的尺寸稳定性。PPS填补了常规工程热塑性塑料与PEEK等特种聚合物之间的性能空白。

2024年，全球PPS市场规模约为18亿美元，预计到2030年将以7.2%的复合年增长率（CAGR）持续增长，主要受汽车、电气电子和工业应用中以塑代钢需求增加的驱动。全球产能超过18万吨/年，主要生产商包括东丽、DIC株式会社、塞拉尼斯和索尔维。

PPS符合ASTM D6358聚苯硫醚（PPS）成型和挤出材料规范。所有牌号无需添加阻燃化合物即固有满足UL 94 V-0阻燃分类。部分牌号通过NSF/ANSI 61食品接触和饮用水应用认证，航空航天牌号满足FAR 25.853热释放率和烟密度要求。

PPS的主要性能特点包括：

• 固有阻燃性——无需阻燃添加剂即可达到UL 94 V-0等级，燃烧时产生的烟雾和有毒气体极少。
• 耐化学性卓越——在200°C以下对几乎所有有机溶剂、燃油、液压油、酸和碱均具有耐受性。PPS在熔点以下无已知溶剂。
• 耐热性高——连续使用温度可达220°C，玻纤增强牌号的热变形温度超过260°C。
• 尺寸稳定性优异——热膨胀系数极低，蠕变小，吸湿率极低（0.02–0.05%）。
• 增强牌号刚性和强度高——65%玻纤填充配方的弯曲模量超过14,000 MPa，拉伸强度超过190 MPa。
• 耐水解性出色——适合长期暴露于蒸汽、热水和冷却液系统中，性能优于聚酯和聚酰胺。
• 耐辐射性优异——在伽马射线和电子束灭菌条件下保持力学性能。

化学结构与聚合物类型

PPS由对二氯苯与硫化钠在极性溶剂（通常为N-甲基吡咯烷酮）中于高温高压条件下反应合成。生成的聚合物由重复的对苯硫醚单元组成，形成刚性对称的分子链结构，有利于获得高结晶度（成型件通常为50–65%）。

商业化的PPS主要有两种类型：线性PPS通过现代聚合技术生产，具有高分子量链，韧性和伸长率更优；交联（固化）PPS是较早的技术，通过对低分子量聚合物进行热交联来提高熔体稳定性。由于力学性能更优且加工行为更可预测，线性PPS在现代应用中占主导地位。

可供牌号

线性PPS在PPS牌号中韧性和伸长率最高。未填充线性PPS用于纤维、薄膜和涂层应用，同时也是大多数复合牌号的基础聚合物。其高分子量为复杂多浇口零件提供优异的熔接线强度。

玻纤增强PPS（40–65%玻纤）是最广泛使用的PPS形式，占总消费量的70%以上。这些牌号提供卓越的刚性、强度和热变形温度。40%玻纤填充牌号是汽车和电气应用的行业标准，更高填充量（55–65%）用于需要最大刚性和抗蠕变性的结构件。

矿物填充PPS添加矿物填料（�碳酸钙、滑石粉或二氧化硅）以减少翘曲、改善表面光洁度并降低相对于玻纤填充牌号的成本。矿物/玻纤混合配方在尺寸稳定性、表面外观和力学性能之间提供优化平衡。

碳纤维增强PPS在PPS复合材料中提供最高的刚性重量比，弯曲模量超过25,000 MPa。这些牌号用于航空航天结构件、半导体处理设备和对减重要求严格的高性能工业应用。

交联PPS由低分子量PPS经热固化制得。虽然具有良好的耐化学性和尺寸稳定性，但与线性PPS相比韧性和伸长率较低。目前仍用于特定的涂层、灌封和遗留应用。

加工工艺

PPS主要通过注塑加工，建议熔体温度为300–340°C，模具温度为130–150°C。高模温对发展适当的结晶度至关重要，直接影响耐化学性、尺寸稳定性和力学性能。建议预干燥（150°C下3–4小时），但PPS对水分的敏感度低于聚酯和聚酰胺。

PPS还可通过挤出（薄膜、纤维、管材）、压缩成型和浆料涂层加工。其优异的流动性和低飞边特性使其非常适合薄壁和嵌件注塑应用。后加工方式包括退火（以最大化结晶度）、超声波焊接、激光标记和机械加工。由于化学惰性，PPS不易与常规胶粘剂粘接，需要等离子或电晕表面处理才能进行胶粘应用。