Сайт И.А. Барвинского
 

    Перейти в раздел:    
Начало справочника

      

  

Справочник по литьевым термопластичным материалам

Полифениленсульфид (PPS)

И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская
Опубликовано: 2005. Обновлено: 21.03.2018.

   
    
Название и обозначения

     Зарубежные: Polyphenylene sulfide, PPS.
     Отечественные: полифениленсульфид,
ПФС.

      

Класс, группа материалов

     Суперконструкционые термопласты.

    

Общая характеристика и свойства

      Кристаллизующийся материал. Один из самых теплостойких термопластов, стекло- и минералонаполненные марки имеют температуру длительной эксплуатации до 240 оС (кратковременно до 270 оС). Температура стеклования: 85 - 100 оС. Температура плавления: 280 - 285 оС. Выпускается линейный (Linear PPS) и разветвленный (Branched PPS) полифениленсульфид.
      Стоек к ударным нагрузкам. 
     
Нетоксичен. Допускают стерилизацию. Химически стоек к авиационным горюче-смазочным  материалам, автомобильному топливу. Имеет высокую стойкость к растрескиванию, в том числе в контакте с моющими средствами аминного типа. 
Стоек к горячей воде под давлением (130 оС / 16 бар).
    
Самозатухает без всяких добавок
(UL-94 V-0).
     Рекомендуется для точного литья, но имеются особые требования к технологическому режиму литья. Имеет высокую стабильность размеров и малую ползучесть при высоких температурах. Обладает очень низким водопоглощением.
     Обычно применяется в виде композиций со стекловолокном и минеральным наполнителем. 
    
Можно получить детали с высоким блеском даже для стеклонаполненных марок.

     

Показатели марок

(приводятся характерные значения показателей для литьевых марок, выпускаемых современной промышленностью)
  

Показатели

PPS PPS + 40%
стекловолокна
Физические    
Плотность (23 оС), г/см3 1.28 - 1.4 1.61 - 1.80
Механические    
Прочность при растяжении (23 оС), МПа 33 - 90  150 - 207
Модуль упругости при растяжении (23 оС), МПа 2800 - 4200 11500 - 16500
Относительное удлинение при растяжении (23 оС), % 2 - 40  0.5 - 4.5
Разрушающее напряжение при изгибе (23 оС), МПа  90 - 145 270 - 280
Модуль упругости при изгибе (23 оС), МПа 3500 - 4200  13000 - 15000
Ударная вязкость по Шарпи (без надреза, 23 оС), кДж/м2 8 40 - 48
Ударная вязкость по Шарпи (без надреза, -30 оС), кДж/м2   9
Ударная вязкость по Шарпи (с надрезом, 23 оС), кДж/м2 2 7 - 10
Ударная вязкость по Изоду (с надрезом, 23 оС), кДж/м2   10
Твердость по Роквеллу (23 оС) M82 - М100 M100 - М104
Коэффициент Пуассона (23 оС)   0.36 - 0.43
Теплофизические    
Температура изгиба под нагрузкой (0.45 МПа), оС 204 260 - 282
Температура изгиба под нагрузкой (1.8 МПа), оС  104 - 120 260 - 279
Коэфф. линейного термического расширения (23 - 55 оС), 1/ оС  (0.5 - 0.6) х 10-4  0.2 х 10-4
Электрические    
Удельное объемное электрическое сопротивление (23 оС), Ом.см 1016 1016
Удельное поверхностное электрическое сопротивление (23 оС), Ом 1015 1015
Диэлектрическая проницаемость (23 оС, 1000 Гц) 3  
Диэлектрическая проницаемость (23 оС, 1 МГц) 3 - 4 4
Тангенс угла диэлектрических потерь (23 оС, 1000 Гц) 0.001  
Тангенс угла диэлектрических потерь (23 оС, 1 МГц) 0.0009 0.002
Дугостойкость (23 оС, 3 мм), с 124 125
Контрольный индекс трекингостойкости, В 100 - 125 170 - 175
Другие    
Водопоглощение (23 оС, 24 ч, при погружении), % 0.01 0.02
    

     Примечания:
    
Механические и прочие характеристики литьевых деталей могут быть значительно хуже показателей, определенных стандартными методами (на стандартных образцах). Они в частности, могут ухудшаться при образовании концентраторов напряжений, спаев, неустойчивом заполнении, проблемах уплотнения, деструкции полимерного материала и пр.
     Для марок, содержащих стеклянное или углеродное волокно, механические свойства очень сильно зависит от разрушения волокна при переработке (особенно интенсивное разрушение происходит при переработке композиций с длинным волокном), ориентации частиц волокна (влияют места впуска, конструкция литьевой детали и пр.).
  
    

Примеры применения

     Теплостойкие детали автомобиля. Детали под капотом автомобиля. Топливные рампы. Детали воздуховсасывающей системы, насосов, вентилей автомобиля. 
    
Детали интерьера самолетов и космической техники. 
     Теплостойкие и нагруженные детали бытовой техники. Детали и посуда для микроволновых печей. Теплостойкие детали фенов, щипцов для завивки. Головки электробритв. Мелкие детали кухонных  процессоров.  
     Светотехника. Корпуса, патроны, рефлекторы, держатели мощных ламп. Адапторы галогеновых ламп.  
    
Стерилизуемые медицинские поддоны и контейнеры.          
     Шестерни, поршни и корпуса прецизионных насосов (для аппарата "искусственная почка" и др.). 
     Детали химических и нефтеперегонных установок. 
    
Детали счетчиков для горячей воды под давлением.
     Теплостойкие детали электротехнического назначения. Подложки микросхем. Штекеры, переключатели. Корпуса катушек, детали реле. Компоненты для поверхностного монтажа.

   

Переработка

     Температура материального цилиндра: 290 - 320 (марки с ПТФЭ), 295 - 325; 300 - 340; 310 - 320 оС. 
     Температура формы: 120 - 150 (специальные марки); 135 - 175 оС

     Отличается сложным поведением при кристаллизации (медленно кристаллизующийся). При низкой температуре формы (до 80 оС) получается материал с низкой степенью кристалличности (<10%), имеющий пониженные механические свойства. При температуре формы от 80 до 135 оС получается материал с высокой вторичной кристаллизацией, что ведет к повышенной нестабильности размеров изделия при хранении и эксплуатации. Разработаны специальные марки, при переработке которых используется меньшая температура формы.
     Противодавление: 2 – 5 МПа (при нестабильной дозе 8 – 10 МПа).
     Имеет относительно высокую термостабильность при переработке (максимальное время пребывания расплава в материальном цилиндре: 60 мин)

     Скорость впрыска: принципы оптимизации скорости впрыска рассмотрены в статье.
    
Макс. давление при впрыске зависит от вязкости материала, конструкции изделия (толщина, длина затекания) и литниковой системы.
    
Макс. скорости сдвига при впрыске: 50000 1/с.
     Давление выдержки: 40 - 80 МПа. Для использования большего давления выдержки необходимо повышение жесткости литьевой формы.
     Температура потери текучести: 260 - 280 оС.
    
Допустимая влажность: < 0.02 - 0.04 %.
     Температура сушки: 140 - 150 оС.
     Время сушки: 2 - 4 ч  (
время сушки зависит от типа сушилки). При сушке сухим воздухом точка росы воздуха: -40 оС.
    
Допускается добавление макс. 20% вес. вторичного материала (в некоторых случаях возможна переработка до 100% вторичного материала).
     Для чистки машины рекомендуется применять высоковязкий HDPE.
    
Толщина вентиляционных каналов: 0.008-0.015 мм.

     Примечания: Температура материального цилиндра может значительно отличаться от фактической температуры расплава из-за диссипативного тепловыделения при течении вязкой жидкости и других факторов. Фактическую температуру расплава нельзя определить путем ее измерении при открытой литьевой форме. 
     Оптимальный режим литья конкретного изделия для определенной марки термопластичного материала может быть определен с помощью инженерных расчетов.  
  

      

Типичные проблемы литья под давлением

     Неустойчивое заполнение: струйное заполнение, следы течения, матовые пятна вблизи впуска и др.
     Подгары и неоднородность цвета (темные и прочие разводы) из-за термоокислительной деструкции и механодеструкции в материальном цилиндре литьевой машины и литниковой системе, гидролитической деструкции (при повышенной влажности).
     Облой.
     Недолив
     Низкое качество спаев. Для марок, наполненных стекловолокном, характерна низкая относительна прочность спаев при статической нагрузке.
     Проблемы уплотнения: утяжины, пузыри, дефекты текстуры.
     Неравномерный блеск, низкий блеск (требуется высокий), высокий блеск (требуется низкий).
     Коробление.
     Несоответствие размеров.
     Нестабильность размеров.

     Растрескивание.
     Растрескивание деталей с металлической арматурой.
     Залипание отливки в форме.
     Длительный цикл литья.

    
Проводятся платные консультации по анализу причин брака проблем литья и их устранению (в том числе с использованием инженерных расчетов).

  
  
Технологическая усадка при литье под давлением

     Типичная технологическая усадка для ненаполненных марок: 
                                 продольная: 1.0 - 1.2; 1.1; 1.5%.
                                 поперечная: 0.8 - 1.0; 1.6; 1.7; 1.8%.

     Типичная технологическая усадка для стеклонаполненных марок (30% стекловолокна): 
                                 продольная (вдоль волокна): 0.2 - 0.3; 0.4 - 0.6 %.
                                 поперечная (перпендикулярно волокну): 0.5 - 0.7; 0.6 - 0.8; 0.8; 1.2%.

    Примечания: Технологическая усадка литьевых термопластичных материалов может выходить за пределы диапазона значений, определенного на стандартных образцах. Она зависит от конструкции изделия и литьевой формы, а также технологического режима литья. Подробнее о колебании усадки.  

   

Торговые марки (изготовители)

     Армотен (Полипластик) композиции
    
AMORVON (DIC)
    
Badatron (Bada) композиции
    
Celstran PPS (Celanese) композиции
     DIC PPS (DIC)
    
DURAFIDE (Polyplastics)
     ECOTRAN (A. Schulman) композиции
    
Edgetek PPS (PolyOne)
     Fortron (
Celanese)
    
IINFINO PPS (LOTTE Advanced Materials)
    
KOPPS (Kolon Plastics)
    
Lucep (LG Chem)
     NHU-PPS (Zhejiang NHU Special Materials)
     PPS (Guangdong Shunde Hones Polymer Material)
композиции
    
PPS  (Некспол, Волжский) композиции
    
Pyramid PPS (Polymics) композиции
     RTP 1300 (RTP)
композиции
     Ryton (
Solvay)
    
TORELINA (Toray)
    
Xytron (DSM)

   

Конструирование изделий и литьевых форм

     Проводятся платные консультации.
 
  
 
Литература

     Бюллер Г.К. Тепло- и термостойкие полимеры. Пер. с нем. под ред. Я.С. Выгодского. -М.: Химия, 1984. 1056 с. 
     Зеленецкий А.С., Ваецкий П.М. Полифениленсульфиды // Энциклопедия полимеров. Т. 3. -М.: Советская энциклопедия, 1977. С. 72-74.
     Ли Г., Стоффи Д., Невилл К. Новые линейные полимеры. -М.: Химия, 1972. С. 251-252.
    
Литье пластмасс под давлением / Под ред. Т. Оссвальда, Л.-Ш. Тунга, П.Дж. Грэманна. Пер с англ. под ред. Э.Л. Калинчева. -СПб: Профессия, 2006. 712 с.
     Милицкова Е.А., Артемов С.В. Ароматические полисульфоны, полиэфирэфиркетоны, полифениленоксиды и полисульфиды. -М.: НИИТЭхим, 1990. 105 с.
     Милицкова Е.А. Смеси и сплавы на основе ароматических полисульфонов и их применение. -М.: НИИТЭхим, 1989. 76 с.
     Михайлин Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. – СПб: Профессия, 2006. 624 с.
     Третьяков В.Н., Богданов А.П., Теряева Т.Н., Евменов С.Д., Юнников В.В. Переработка композиций на основе полифениленсульфида литьем под давлением // Пласт. массы. 1987. № 8. С. 35-36.
     Точные пластмассовые детали и технология их получения / Старжинский В.Е., Фарберов А.М., Песецкий С.С., Осипенко С.А., Брагинский В.А. Минск, Навука i тэхнiка, 1992, с. 59-61.
     Фрейзер А.Г. Высокотермостойкие полимеры. -М.: Мир, 1971. 296 с.
    
Beland S. High performance thermoplastic resins and their composites. Noyes Data Corporation, 1990. 177 p.
    
Brady D.G. The crystallinity of poly(phenylene sulfide) and Its effect on polymer properties // J. Appl. Polymer Sci. 1976. V. 20. P. 2541-2551.
    
Budgell D.R., Day M. Crystallization behavior of polyphenylenesulfide // Polymer Eng. Sci. 1991. V. 31. P. 1271-1278.
     Designing with Fortron polyphenylene sulfide. Ticona, 1999. 
    
DesLauriers P.J., Geibel J.F., Das P.K. Aspects of poly(p-phenylene sulfide) degradation and stabilization. Part I. Influence of polymer and groups on exposure induced coloration // Angew. Makromol. Chem. 1997. V. 247. P. 45-59.
     DIC PPS Product guide. Dainippon Ink and Chemicals, 2016. 15 p
.
     DIC PPS
Properties of DIC PPS. Dainippon Ink and Chemicals, 2013. 34 p.
     Fink J.K. High performance polymers. – Norwich: William Andrew Inc., 2008. P. 175-207.

     
Graff G. Electronic materials yield productivity gains // Mod. Plast. Int. 1992. Nov. P. 45-46.
     Greer M., Reaume A., Kowalski G. The importance of mold temperature on the properties of polyphenylene sulfide parts // 68 th SPE ANTEC Tech. Papers. 2010. P. 504-508.
    
Hsiung C.M., Cakmak M., White J.L. Structural gradients in injection molded PPS: Influence of processing conditions and effect on mechanical behavior // Int. Polym. Process. 1990. V. 5, № 2. P. 109-123.
     Karger-Kocsis J. Microstructural aspects of fracture and fatique behavior in short fiber-reinforced, injection-molded PPS-, PEEK- and PEN-composites // Polymer Bull. 1991. V. 27. P. 109-116.

     Leaversuch R.D. Fortron plant gives major boost to linear PPS capacity // Mod. Plast. Int. 1994. Dec. P. 20-21.
     Leland J.E. Polyphenylene sulfide // Modern Plastics encyclopedia. 1986-1987. P. 69-70.
    
Lotti C., Bretas R.E.S. Correlations between injection molding parameters, morphology and mechanical properties of PPS using artificial neural networks // Int. Polym. Process. 2006. V. 21, № 2. P. 104-115.
     Modern plastics handbook / Ed. by C.A. Harper. McGraw-Hill, 2000. P. 1.58-1.59.
    
Molding technology for DURAFIDE PPS. Polyplastics Co., Ltd. https://www.polyplastics.com , 2018.
    
Nohara L.B., Nohara E.L., Moura A., Goncalves J.M.R.P., Costa M.L., Rezende M.C. Study of crystallization behavior of poly(phenylene sulfide) // Polimeros: Ciencia e Tecnologia. 2006. V. 16, № 2. P. 104-110.
     Okiyokota M., Hamada H., Hiragushi M., Hasegawa T. Fracture behavior of fiber reinforced PPS injection molding // 55th SPE ANTEC Tech. Papers
. 1997. P. 3319-3321.
     Peters E.N., Arisman R.K. Engineering thermoplastics // Applied polymer science: 21 century / Ed. by C.D. Craver, C.E. Carraher. Elsevier, 2000. P. 177-196.
     Polyphenylene sulfide // Mach. Des. 1987. Apr. 16. P. 158-160.
     Processing Fortron polyphenylene sulfide (PPS). Ticona, 1999. 
    
Rees H. Mold Engineering. -Munich, Vienna, N.Y., Cincinnati: Hanser, Hanser Gardner, 2002. 
     Rogers J.K. Advanced thermoplastics // Mod. Plast. Int. 1994. Jan. P. 43-44.

     Ryton PPS. Design Guide.
Solvay Specialty Polymers, 2016.
     Ryton PPS. Processing Guide.
Solvay Specialty Polymers, 2017.
     Sandler S.R., Karo W. Polymer synthesis. 2 nd edition. V. 3. Elsevier, 1996. 424 p. P. 73-119.
     Sattich W.E., Geibel J.F. Reinforced poly(phenylene sulfide) // Engineering plastics handbook / Ed. by J.M. Margolis. The McGraw-Hill Companies Inc., 2006. P. 385-418.
    
Selden R. Effect of processing on weld line strength in five thermoplastics // Polym. Eng. Sci. 1997. V. 37, № 1. P. 205-218.
     Strong A.B. Plastics: Materials and processing. 3 rd edition. New Jersey: Pearson Education Inc., 2006. P. 286-287.
    
Zhai H., Zhou X., Fang L., Lu A. Study on mechanical properties of powder impregnated glass fiber reinforced poly(phenylene sulphide) by injection molding at various temperatures // J. Appl. Polym. Sci. 2010. V. 115. P. 2019-2027.

    
    
           
Rambler's Top100      Copyright (C) Барвинский И.А., Барвинская И.Е., 2000-2018

Перепечатка публикаций сайта допускается только с разрешения авторов