聚砜：高强度、优异抗蠕变的新型高分子材料

聚砜全称为双酚A-聚砜，英文简称PSF（或PSU）。它是线型杂链大分子组成的聚合物，按不同的配方及工艺可分为不同特性和不同成型方法所用的多个品种，如注射级PSF、挤出级PSF、阻燃级PSF、高强度级PSF等。

1.基本性能

（1）一般特性 PSF为无定形、低极性、近牛顿型流体线型聚合物，外观呈透明琥珀色或不透明象牙色，无臭，无味，无毒（FDA级）。

PSF的分子结构中含有脂肪烃链节，质地刚韧，密度及吸水性中等，成型收缩率较小，尺寸稳定性好，制品精度可达MT2级，制品表面光泽。

透明聚砜类塑料，透光率可达80%～90%，折射率为1.635，雾度较大，能透过2.0μm以下波长的红外线，吸收波长0.4μm以下的紫外线，能耐γ射线、X射线及微波。

PSF耐水性好，对水及气体透过性好，有高分子分离膜的功能。

其表面能与PET的相似，表面装饰、电镀，粘接，热焊性良好。

（2）力学性能 PSF具有较高的强度及刚性，即使在150℃时仍能保持室温的性能值，优于PC、POM、PA6及ABS。

PSF冲击强度高，韧性好，Izod缺口抗冲强度高于PA、PBT的，但低于PC的，与POM的相似，且冲击强度在-60～120℃内变化不大，但对缺口较敏感。

PSF抗蠕变性优异，抗蠕变性优于PC、POM及耐热ABS，即使在100℃、25.6MPa负载下经过6000h，蠕变量仅为1.5%左右，尺寸稳定性良好。

PSF硬度为120HRR，与POM、MPPO、PA6、PA66等的相似，高于HIPS、高抗冲击ABS、HPVC、及PC等塑料的。

PSF的抗疲劳性能较差，疲劳极限为9～12MPa，与PC的相似，远低于其他工程塑料，但GFPSF的疲劳极限可达38～42MPa。

PSF的耐磨性一般，对钢的摩擦因数为0.40，自身对磨的摩擦因数为0.70，摩擦因数较高，耐磨性较差。在2.3MPa负载下，经30min试验后，磨痕宽度达16mm，磨损量为121mg，耐磨性不及通用工程塑料。但用PTFE、MoS₂等填料改性的PSF，其耐磨性优于PPS、POM。

（3）热性能 PSF具有优异的耐热性及耐低温性，其熔点随不同品种而不同，通常>3.16℃；玻璃化温度为190℃；热变形温度（1.82MPa）为174℃，与热固性塑料的相似，低于PPO的，优于PA、ABS、POM及PC的；脆化温度为-160℃以下；长期使用温度范围-100～150℃；瞬间使用温度为195℃。

PSF耐热氧化性及热稳定性优良，当料温>400℃时开始发生分解。

PSF耐热水及蒸汽性好，制品可经反复沸煮、蒸汽消毒或洗涤都不会发生变色、失泽及变质，在热湿条件下有良好的尺寸稳定性。PSF虽不易水解，但在高温及负荷作用下，水会使其促发应力开裂，成型时水分会使制品发泡，产生银纹及开裂，降低性能及外观质量。

其线胀系数及热导率低于通用工程塑料；阻燃性良好，OI值为30%，烟密度为205，为自熄性、中等发烟性材料，阻燃性为UL94V-1级。

（4）电性能 PSF为低极性塑料，电气性能优良，体积电阻率>10¹⁶Ω·cm，介电常数及介质损耗因数小。在-73～150℃的使用温度下，频率从60Hz到10⁹Hz，在水中或温度较大环境中都能保持良好的电性能。耐电弧性也较好，可达122s，但介电强度稍低，为14～20kV/mm，耐热等级可达F级。

（5）耐化学药品性 PSF可耐多种无机酸、碱及盐溶液，不耐强硫酸、强硝酸等强氧化剂和芳香烃、酮类、卤代烃类极性溶剂。

（6）耐候性 PSF的抗热氧化、耐湿气及水解，抗臭氧等性能良好，耐辐射性优良，但抗紫外线能力差，不宜用作户外制品。

2.成型加工性

（1）成型特性PSF的成型具有如下特性：

1）PSF为牛顿型流体，熔体粘度对温度变化敏感，每升温25℃粘度下降40%～50%。

2）熔点高，流动性差，熔点为250～280℃，熔融指数小，流程比为80～100，流动性低于PC。

3）PSF对含水量敏感，加工前原料要烧干，控制含水量<0.05%。

4）成型收缩率小，取向性小，纵横方向收缩量相当。

5）热稳定性良好，但热稳定性不及PC。

6）易产生内应力，形成应力集中，故对缺口敏感，制品避免锐角，嵌件应预热，制品宜退火处理。

7）着色性好，制品用的着色剂必须耐高温，防止热分解。干着色不宜用无机颜料，宜用有机颜料或染料，否则会影响透明及色泽。

8）可用通用设备进行注射、挤出、吹塑加工制品，也可进行机械加工、焊接、粘接、热封、真空金属电镀、涂覆、电镀等一般常规的二次加工。

（2）成型工艺 PSF可用通用设备进行注射、挤出、吹塑加工，其具体加工工艺如下：

1）注射成型。PSF注射成型可采用通用注射机，最好用螺杆式注射机，渐变型螺杆，直通式或延长式喷嘴，应设独立的调温系统。

模具应有足够的强度及刚度，且有加热装置，浇注系统短粗平直，浇口稍大，防止喷射。易产生熔接缝，应注意合理布置浇口位置。脱模斜度宜大，不要使用液状石蜡、机油等脱模剂，否则易发生应力开裂，可用硬脂酸锌。

注射成型工艺条件如下：

①选用注射级品种，原料必须烘干。烘干在热风箱中进行，烘干温度为120℃，烘干时间为5h；料层厚度<30mm的可在沸腾床中烘干，烘干温度为130～150℃，烘干时间为1h。

②嵌件预热温度为150℃，加工前应先用PS、PE、PP等清洗料清洗料筒，不允许残留热敏性塑料。

③采用高料温、高压、高模温成型工艺，料筒温度为280～310℃；喷嘴温度为270～300℃；模具温度为80～150℃；注射压力为100～160MPa；保压压力为30～100MPa；螺杆背压为5～20MPa；螺杆转速为50～100r/min；成型周期为30～60s。

注射成型时，回用料可多次回用，回用率为20%～30%，制品宜进行退火处理去除内应力，处理工艺为150℃×5h或160℃×4h。

2）挤出成型用通用挤出机可加工管、棒、板、薄片及薄膜等制品及电线电缆包覆层（加工温度>400℃）。几种PSF制品的挤出成型工艺条件见表10-1。(www.xing528.com)

3）吸塑成型用吸塑级PSF可采用挤出吹塑工艺加工中空制品，宜采用低压缩比螺杆，储料式机头，吹塑模具温度需均匀。PSF的吸塑成型工艺条件见表10-1。

3.制品的应用

PSF具有耐热、电绝缘、低蠕变、尺寸稳定、耐水、耐热水及蒸汽、透明、无毒等特点，已被广泛用于电子电气、医疗、机械、交通运输、航空航天、膜分离技术等领域。

1）在电子电气领域中用于制作精密小型电子电气的结构件，如连接器、继电器、开关、电刷、电视元件、转向元件、线圈管架、接插件、电路板、接线盒、电容器薄膜、CD感光元件、集成电路载体、碱性蓄电池盒、电器罩壳、支架、基座、插头、插座等。

表10-1 PSF的挤出、吸塑成型工艺条件

2）在机械设备中用作代替铜、铝等金属的零部件，如电动机罩、齿轮、泵体、阀门；钟表及照相机中精密零件，如外壳、内装件、叶轮；农机及食品加工机械、办公设备中的结构件等。

3）在医疗器材中用作外科手术盘、喷雾器、加湿器等器械的零件；需经蒸汽、射线消毒的各种医疗用具及器材，如牙科、外科手术器械、呼吸器、吸入器、内视镜、接触眼镜片、人工心脏瓣膜、起搏器、液体容器、防毒面具、流量计等。

4）在交通运输工具中用作汽车的齿轮箱、暖气风扇、发动机组件、化油器壳、照明灯配件、蓄电池盖、电子点火器、护板；也可用作船舶、火车上的耐油、耐热、耐水、高强度、低蠕变、耐腐蚀的结构件。

5）在食品加工及炊具中可作食品加工机械中直接接触食品的零件和耐热炊具零件，如微波烹调器、热水器、咖啡壶、蒸汽熨斗、挤奶器零件、饮料食品分配器、婴儿奶瓶等。

6）在航空航天器中用作飞机的内装件、宇航器的外部防护罩、耐高低温剧烈变化的宇航员面罩外防护层。PSF复合材料可作宇航服。

7）在膜分离技术中作超过滤膜、气体分离膜、反渗透膜，利用其耐酸碱、耐水、透明及卫生性，广泛用于海水淡化、污水处理、超纯净水制备等。

8）其他，如清洁设备管道、管件、毛发或衣服干燥器、水加热器汲取管、蒸汽台秤套、波导设备元件等。

4.改性聚砜塑料

（1）增强聚砜PSF及改性PSF都可配制成增强PSF，增强材料有玻璃纤维及碳纤维等，后者主要用于配制抗静电及导电PSF。玻璃纤维增强PSF（GFPSF）可在较大程度上提高PSF的机电性能及耐热性等，一般采用短切玻璃纤维，含量在10%～40%。不同纤维含量改性程度不同，其基本特性如下。

1）成型收缩率小（0.2%），线胀系数小（2.5×10^-5K^-1），制品精度高，接近金属材料的水平。

2）大幅度提高了PSF的拉伸强度、弯曲弹性模量、抗蠕变性及疲劳强度，30%的GFPSF与未增强PSF相比，强度及模量成倍增长，最大疲劳破坏应力提高2～3倍，耐应力开裂性及刚性增高，蠕变量下降60%～80%，但脆性增大，断裂伸长率会大幅度下降，冲击强度也会随之下降。

3）热变形温度高，可达180℃，连续使用温度为160℃，阻燃性可达UL94V-0级。

4）耐磨性、耐蚀性也有明显的改善，电性能与PSF相似。

GFPSF可用注射、挤出成型加工制品，以注射加工为主。其加工性能比PSF差，流动性差，需高温注射成型。一般成型温度为350～390℃，模具温度为100～150℃。

GFPSF制品主要用于制作高强度、耐热或尺寸稳定性要求高的机电设备零件，如汽车挡泥板、外罩、自来水管道中的管件等，可用其代替金属制品。

（2）阻燃PSF PSF及其改性品种都可配制成阻燃级品种，阻燃PSF的OI值可达38%～40%，阻燃性可达UL94V-0级。阻燃PSF塑料的各项性能指标基本与PSF接近。用溴化聚苯醚为阻燃剂可配制成透明阻燃PSF。另外，PSF在燃烧时会产生有橡胶焦味和黄褐色的烟雾，因此有些公司还专门开发了低发烟PSF品种。

（3）填充改性PSF 用无机矿物及PTFE、MoS₂、石墨等填料可组成填充改性PSF，以提高耐热性、强韧性、低翘曲性、耐药品性、耐应力开裂性、耐磨性、尺寸稳定性、加工性等性能，且可降低成本。根据不同的填料及配方可组成不同特性和用途的品种，如美国阿莫科公司的M系列有多种牌号的品种可供选用。

（4）PSF合金 PSF合金品种很多，主要品种如PSF/ABS、PSF/PBT、PSF/PTFE、PSF/PMMA/ABS、PSF/弹性体、PSF/PPS、PSF/LCP、PSF/PEEK、PSF/PES、PSF/PEK等，且它们也可配制成增强，阻燃等品种，性能各有所长。部分PSF合金的性能见表10-2。

表10-2 部分PSF合金的性能

5.PSF及改性PSF的基本性能数据

部分国产PSF的基本性能数据见表10-3；部分国外PSF的基本性能数据见表10-4；部分改性PSF的基本性能数据见表10-5。

表10-3 部分国产PSF的性能

（续）

表10-4 部分国外PSF的性能

表10-5 部分改性PSF的性能

（续）