改性聚苯硫醚及其应用场景概述

如前所述，PPS的性能还存在一些缺点，而且价格较高，所以生产厂商都进行了许多改性研究，开发了许多改性品种；PPS对玻璃纤维、碳纤维、无机填充料及许多聚合物相容性较好，改性工艺较简便，改性效果也较好，所以增强、填充PPS及PPS合金成为其主要的改性品种。

1.增强、填充PPS

增强PPS是利用在纯PPS、填充PPS或PPS合金及其他改性PPS中加入增强材料来进行改性的品种，其主要增强材料为玻璃纤维，其次为碳纤维，少数也采用芳纶纤维等。用玻璃纤维改性的增强PPS，简称为GFPPS；碳纤维增强PPS，简称为CFPPS。

纤维含量在20%～60%（质量分数），一般为30%～50%（质量分数）。增强PPS可显著提高拉伸强度、弹性模量、冲击强度等力学性能指标，也可大幅度提高耐热性，降低成型收缩率。CFPPS还可改变电性能，提高导电及耐磨性等。目前市场上供应的PPS，多数为GFPPS。

填充PPS是在纯PPS或改性PPS（如PPS合金等）中加入各种无机填料，如云母、CaCO₃、高岭土、玻璃微珠、SiO₂等，或加入PTFE、石墨、MoS₂、Al₂O₃等聚合物组成的复合材料。不同的填料品种及用量可改变PPS的不同性能，如强度、电性能、表面性能、耐热性、尺寸稳定性、耐磨性等，一般添加量较大，高填充量可达70%（质量分数），故可有效地降低混合料的成本。此外，为了提高填充PPS的力学性能和冲击强度，可在填充料中加入玻璃纤维等增强材料，组成增强填充PPS，可取得增强、增韧复合的改性效果。

有关增强及填充PPS的性能，在本节前面已有介绍，这里不再赘述。

2.PPS合金

PPS合金是利用共混等改性技术，将PPS与其他聚合物共混组成的二元或多元成分的聚合物。不同共混聚合物品种及配比可取得不同的改性效果。参与共混的聚合物之间可实现性能互补，取长补短组成综合性能良好的品种。PPS合金品种很多，已形成了一系列的合金商品。

（1）PPS/PA合金 PPS可与PA6、PA66、PA11、PA12等PA聚合物组成合金，常用的是PPS/PA66合金。合金的性能随PA含量而变化，一般PA含量为30%～40%（质量分数）。PPS/PA合金可在保持PPS的耐热性、刚性的条件下提高抗冲击性，改善加工性，降低加工温度。同时，为了进一步提高合金的强度和耐热性，多数合金可加入玻璃纤维，组成增强PPS/PA，它们在提高了强度还提高了耐热性，连续工作温度可达170℃，且可降低成本。

合金可用注射、挤出成型加工，注射温度为260～350℃，模具温度为120℃；挤出温度为280～310℃。

PPS/PA目前已用于汽车发动机、机床电器产品中作结构件及电子接插件。

PPS/PA合金的生产单位有北京化工研究院、四川绵阳能达利化工厂等。

（2）PPS/PTFE合金 PPS/PTFE合金克服了PPS的脆性、耐磨性不够和PTFE的强度低、刚性差、抗蠕变性不良的缺点，合金具有强度高、耐热性和耐蚀性好、尺寸稳定、有韧性、电性能优良等特性，特别是耐摩擦性和耐磨性优异，是综合性能优良的自润滑耐磨性材料。常配制成GFPPS/PTFE塑料，可用注射、挤出成型加工，用于制作要求高强度、抗冲击、耐腐蚀、耐热、耐磨制品，如齿轮、轴承、活塞环、设备壳体、罩盖、密封圈等。

PPS/PTFE合金的生产厂家很多，如四川绵阳能达利化工厂、美国菲利浦石油公司、美国尔特普公司、日本旭硝子公司、日本保土谷化学公司、英国帝国化学公司等。

（3）PPS/PS合金 PPS可与PS、ABS、AS、PE等聚烯烃类聚合物组成合金，这类合金有明显增韧作用，可提高冲击强度，降低加工温度、成型压力和成本，但强度及耐热性有所下降。PPS/PS、PPS/ABS、PPS/AS合金不同配比的性能见表10-14。

表10-14 PPS/PS、PPS/ABS、PPS/AS合金不同配比的性能

（4）PPS/PPO、PC合金 这类合金常与玻璃纤维合成增强塑料，是PPS合金的重要品种，具有优良的综合性能。

PPS/PPO合金耐热性、电性能优良，可改善加工性，降低成型温度（240～300℃）及注射压力（90～100MPa），常用作高温焊接、表面贴装的电子元件，如耐热断路器骨架、接插件等，其生产单位有北京化工研究院等。

PPS/PC可提高冲击强度。PC含量为40%（质量分数）的合金冲击强度较PPS可提高2倍，拉伸强度较PPS提高40%，热变形温度、介电常数及损耗值与PPS相似，但阻燃性下降（为UL94V-1级）。

（5）PPS/PI（PEI）合金 这类合金常与玻璃纤维或填充料组成改性塑料，其主要特性是耐热性好，高温力学性能好，耐焊锡性好，加工性好，可改善PPS制品的表面光泽性，且能保持PPS的耐化学性及电性能。可用其制作耐高温和耐焊锡温度或表面贴装（SMT）的电子元件。如荷兰GE塑料公司的Supec CTX系列合金，其流动性好，螺旋流动长度为279～356mm（PPS的为178mm）；热变形温度为240℃，成型收缩率在流动方向为0.3%～0.5%，在垂直方向为0.5%～0.7%；耐红外线焊锡温度为170～200℃，可代替LCP、PPS。

（6）PPS/PAR合金 用高相对分子质量的线型聚酯树脂与PPS共混改性，可得到耐高温、高强度的热塑性合金，其中PAR效果最好。PPS/PAR合金既克服了PAR的熔点高、成型加工困难、耐蚀性差、阻燃性不高等缺点，也克服了PPS的韧性差，抗冲击性不好等缺点，两者性能互补，优点兼备，使PPS/PAR合金具有耐热性、电绝缘性、强度、成型加工性、耐蚀性，阻燃性、抗冲击性均为良好的合金材料。

（7）PPS/弹性体合金 该合金有增强增韧型和非增强型等品种，且都具有较高的韧性和断裂伸长率大，冲击强度高，低温下抗冲击性仍不下降，且耐热性、耐热水性优异，可用注射、挤出加工制品。制品可用于发动机周边耐热零件、泵体和热水回转配管、燃油系统配管；耐蚀化学处理系统管材、管件及零件；汽车电缆夹套管等。

国产的，如中国兵器工业集团第五三研究生产的增强增韧PPS，拉伸强度为140MPa，缺口冲击强度为13kJ/m²，热变形温度为269℃，可注射加工耐高温、电性能好、强度高的结构件。国外的，如美国雪弗龙菲利普公司的Xtel系列产品，注射级Xtel XE3035、挤出级（未加填料）Xtel XE3200等，其最高使用温度为175℃，管材弯曲90°不断裂。

（8）超精密、低翘曲PPS合金 日本出光材料公司推出的C-2000SG15是一种晶须和长玻璃纤维合成的复合材料，具有较高的强度和刚性；热变形温度>260℃；线胀系数小，成型收缩率低，取向性很小；在高温高湿环境中尺寸稳定，尺寸精度可控制在微米级之内，且滑动性好，可替代办公自动化设备、光导摄像机、CD扩音器中的精密铝铸件及含油滑动件。(www.xing528.com)

美国赫斯特·塞拉尼斯公司推出的48450L6低翘曲PPS，其特点除了保留PPS的耐腐蚀、耐热和高强度外，还具有优异的同向性，纵横方向的收缩量基本一致。通过对79mm×129mm×3mm试样的测定，纵向收缩率为0.3%，横向收缩率为0.4%，且力学性能均匀，流动性好。已用其制作大型形状复杂的部件用于汽车、健康护理设备、电子设备、供热及通风系统等产品中。

（9）ARTON/PPS合金 ARTON是一种耐高温的光学材料（由日本合成橡胶公司开发）。合金由ARTON、PPS、玻璃纤维熔混合成，具有PPS的优点，而且大幅度提高了成型性，收缩小，制品飞边很小，取向性小，可作高精度制品。同时，它与金属、非金属的粘接性好，可用溶剂、粘结剂、超声波熔焊粘接。日本合成橡胶公司已将其推广用于ARTON光学部件的配套件、扩音器支座、大规模集成电路及光半导体的封装等。

（10）PPS/PF、EP 用PPS与热固性塑料也可制成共混物。PPS/PF合金经烧结成型后具有一定的强度和刚性，且基体内可形成互联结构的孔穴而成为多孔性聚合物，可制成含油轴承类制品。

美国菲利普石油公司推出的RJ4001、RJ4002、RJ4003及RJ4315为CFPPS与EP组成的合金，它可进行注射成型，具有高刚性、耐磨、抗静电、尺寸稳定性好等特点，可用于制作高负荷、高速传动零件。

3.结构改性PPS

目前，结构改性的PPS主要品种有聚苯硫醚酮（PPSK）、聚苯硫醚砜（PPSS）等，都属于耐高温、高力学性能的高性能工程塑料，且都可组成增强、填充、合金等改性品种。

（1）聚苯硫醚-聚砜嵌段共聚物 该聚合物由日本的DIC株式会社生产，商品名称为AMORVON，具有耐高温、高强度等特性。30%～40%玻璃纤维增强品种的热变形温度（1.82MPa）为240～260℃；室温拉伸强度为157MPa；弹性模量为12.7GPa；150℃时仍可保持强度的60%；高温、高湿条件下尺寸稳定性好，且阻燃、耐蚀。

（2）聚苯硫醚酮（PPSK） PPSK由日本吴羽公司生产，是耐高温、高强度、高结晶聚合物，其熔点>330℃；玻璃化温度为150℃；结晶温度>260℃；分解温度比PPS的高。

GFPPSK（40%）的拉伸强度为200MPa，热变形温度>350℃，可与PPS、LCP、PTFE、PEI、PEEK、PES等聚合物组成耐高温合金。其耐蚀性优异，除硫酸、浓硝酸、氧化剂外，可耐任何有机溶剂及无机溶液，耐蚀性仅次于PTFE。PPSK可供注射、挤出、层压加工耐高温、高强度制品，还可挤出、吹塑薄膜及纤维。

我国的山东大学也研制了PPSK，其制品的熔点为338.41℃，分解温度为456℃，热稳定性好，在650℃下失重为50%，且耐蚀性良好。

（3）聚苯硫醚砜（PPSS） 由美国菲利浦石油公司（商品名称Ryton S）和日本的DIC株式会社（商品名称AMONVOR）生产，是耐高温、高强度无定形聚合物，耐热及强度性能优于PPS和PPSK，与PAR的相似。而可与PPS等聚合物组成合金或增强塑料。PPSS的性能特点如下：

1）常温拉伸强度为160MPa，模量为13GPa，150℃时仍能保持原有的力学性能。

2）耐热性优异，其玻璃化温度为215℃（PPS的为93℃），热变形温度为175℃（PPS的为135℃），热分解温度与PPS的相似；线胀系数小，200℃时尺寸变化也很小，尺寸稳定性好；阻燃性好，OI值为46%，阻燃性达UL94V-0水平。此外，PPSS有优异的耐焊锡性，耐焊温度比PPS的高30～50℃。

3）耐蚀性好，可耐无铅汽油、喷气机燃油，电性能也良好。

4）加工性好。其熔体流动性好，可供注射、挤出成型加工。原料需烘干，烘干温度为140℃，烘干时间为2～4h。注射温度为327～349℃；模具温度为121～149℃。

制品可用作飞机的燃油结构件，大规模集成电路、手机、录像机、钟表、照相机等中的精密零件及印制电路板、表面贴装电子元件等。此外，还可供喷涂、拉丝等加工用。

4.高相对分子质量PPS

高相对分子质量PPS是不经交联直接聚合而成的改性PPS，其相对分子质量可达20万以上，由美国菲利浦石油公司和日本东丽公司开发生产，具有优异的耐热性、耐蚀性、耐水解性和尺寸稳定性，可用于注射、挤出、模压、涂覆加工，并有可吹塑薄膜及压延板材的加工特性。

高相对分子质量PPS薄膜（美国菲利浦石油公司的RytonPPS薄膜，日本东丽公司的Torelina薄膜）有优良综合性能，耐热性好，连续使用温度为160℃（机械）和180℃（电学）；抗蠕变性好，尺寸稳定；耐辐射、阻燃、耐水分解、耐热老化、耐水蒸气等性能都优于目前广泛使用的PET薄膜。此外，其耐蚀性、电性能也良好，介电常数、损耗值小，可在较宽的温度、湿度、频率范围内保持稳定性能，是理想的电容器材料。

宜用于制作高温（120～130℃）工作的电动机、变压器的耐电压、耐水的绝缘材料，如包扎带、挠性印制电路板、键盘基座；飞机阻燃性的内装材料；耐水解、耐腐蚀的汽车化油器隔膜；耐热食品包装、软塑料磁盘等。

5.其他改性PPS

改性PPS的品种还有很多，如美国Ticona公司生产的可吹塑PPS（名称为Fortron SKX 375A）是15%玻璃纤维增强线型PPS，可吹塑加工耐热、耐蚀管材，用作汽车进气歧管、发动机冷却管、住宅暖气导管等。日本东丽公司的B672X01B可用于大型中空容器成型和三维吹塑成型。

美国Ticona公司的Fortron（r）PPS，可加工0.03mm的薄片，用于热成型加工盖板、飞机舱板、化学储罐内衬等。

此外，还有PPS/PEEK、PES、PEK、BMI、LCP、PBT等合金，它们都不同程度地改善了PPS的性能和加工性，降低了其成本。