聚苯硫醚｜PPS的性能缺陷及四种流行的改性方向

很多朋友对于聚苯硫醚｜PPS的性能缺陷及四种流行的改性方向和不太懂，今天就由小编来为大家分享，希望可以帮助到大家，下面一起来看看吧！

主要应用领域

聚苯硫醚产品有不同形式和等级，如树脂、纤维、长丝、薄膜和涂层，用途广泛。聚苯硫醚的主要应用领域包括汽车工业、电子电气、化工、军工国防、纺织工业、环保工业等。

PPS本身具有良好的耐热性、阻燃性、耐化学药品性。它应该是一种很有前途的材料，但是纯PPS存在一些问题：PPS的应用问题是什么？

未改性的PPS有一些不可避免的缺陷：加工困难：这是所有耐高温材料的最大痛点。 ——的加工温度较高，在成型工艺和加工能耗方面将面临巨大的挑战。此外，PPS在熔融过程中仍容易发生热氧化交联反应，导致流动性降低，进一步增加加工难度；韧性差：PPS分子链刚性，最高结晶度可达70%，伸长率低，焊接强度差。一般来说，最终的结果是未改性PPS的抗冲击性能较差，限制了应用范围；成本高：与通用工程塑料相比，PPS原料的价格约高1-2倍，而且一些改性PPS与其他材料相比，性价比不高；涂装难：耐化学性和耐介质性也是双刃剑，PPS的表面涂装和着色性能并不理想。虽然这个缺陷目前还不是大问题，但也是限制其应用的因素。以下是PPS增强增韧改性、摩擦性能改性、导电性能改性、流变性能改性和抗氧化性能改性的研究。 1、PPS增强增韧改性研究。 PPS增强增韧改性的主要方法有：纳米材料改性、纤维改性、合金共混改性、化学改性等。纳米材料改性一般分为两种：1）利用纳米材料对纤维表面进行处理； 2）采用纳米材料作为填料直接强化增韧。纤维的添加可以在保持PPS优良性能的同时减少PPS的用量，降低成本，并克服了PPS易脆断、断裂应变低等缺点。 KhanSM 等人。通过增加碳纤维（CF）层数增强PPS。结果表明，当：的CF层数从4层增加到20层时，材料的冲击强度从2.60kJ/m2增加到7.20kJ/m2，硬度也显着增加。合金共混改性可以克服单一聚合物的性能限制。聚苯醚（PES）具有优异的抗冲击性能，能有效克服PPS韧性差的缺点。热塑性聚氨酯（TPU）具有优异的韧性，可用于增韧聚丙烯、PPS、聚酰胺（PA）、聚缩醛等多种热塑性塑料。化学改性主要是在PPS中引入活性官能团（氨基、羧基等），以达到补强增韧的目的。 2、PPS摩擦性能改性研究一般通过合金共混、添加填料构建骨架材料来提高PPS复合材料的耐磨性，拓宽其应用范围。 PA具有优异的耐磨性，其自润滑性能可以提高PPS在滑动或滚动条件下的耐久性。纳米材料可以阻止PPS分子链结构的蠕变和滑动或提高转移膜与摩擦副之间的结合强度，从而提高PPS的摩擦性能。纤维可以形成骨架保护基体材料，有效减少材料的接触面积，从而降低其摩擦系数。在PPS/SCF/Gr复合材料中添加二硫化钨(WS2)或氮化铝(AlN)纳米颗粒可以进一步改善其摩擦性能。这是因为纳米粒子产生承载摩擦膜并增强滑动副的边界润滑。能够减轻摩擦表面粘着磨损的趋势。 3、PPS导电性能改性研究PPS导电性能改性的主要方法是将PPS与导电性能优异的材料共混，以提高PPS的导电性能。纤维素纤维、金属纤维和长碳纤维（LCF）都可以提高PPS的导电性能。这是因为复合膜具有较高的孔隙率和对液体电解质更好的亲和力，从而降低了其与电极之间的界面电阻。 4. PPS流变性能改性研究姜涛等。使用具有圆形和矩形横截面的GF（RdGF、RcGF）来改性PPS。结果表明，PPS/RcGF复合材料的粘度远低于PPS/RdGF复合材料的粘度。这是因为与RdGF相比，RcGF具有更高的流动敏感性和更低的对称度，并且其“网络”结构在低剪切下运行。速度较低时更容易被摧毁。

碳纳米管、Gr、笼状聚倍半硅氧烷（POSS）等纳米材料可以有效降低PPS的熔体粘度，改善其熔体加工性能。 5、PPS抗氧化性能的改性研究。目前，改性PPS抗氧化性能通常有3种方法：表面包覆、添加纳米材料、添加抗氧化剂。表面涂覆法是在PPS纤维或纤维制品的表面覆盖由抗氧化剂组成的保护涂层的处理方法。 BaiMQ 等人。在PPS纤维表面涂覆聚苯并恶嗪(PBA)以提高其抗氧化性能。这是因为PBA的交联大分子结构具有屏蔽作用，有效提高了PPS纤维的抗氧化性能。但该方法存在表面涂层不均匀、去除困难等问题，限制了其应用范围。添加纳米材料是目前改性PPS抗氧化性能最常用的方法。加工过程中添加抗氧化剂也可以提高PPS的抗氧化性能。有机抗氧化剂的耐热性较差。将无机纳米材料与有机抗氧化剂结合，可以提高抗氧化剂的耐热性。 PPS热门改性应用方向

未修改的PPS很难申请，那么如果需要修改的话，应该往哪个方向修改呢？近年来，随着5G和电动汽车的普及，改装PPS的应用领域不断扩大，比如电池支架、盖板、锂电池隔膜、5G通讯设备、智能终端等。下面我们就来看看目前流行的改装目前这些行业使用的PPS方向：——增强增韧PPS目前主要通过纤维填充和合金化来提高其力学性能。除了常见的玻璃纤维增强材料外，碳纤维、芳纶纤维等填料目前也正在成为“流行”的改性体系。这个比较常见，所以就不做过多介绍，展示一些具体案例——

聚赛龙|聚苯硫醚+40GF |无卤阻燃、增强改性

东丽|聚苯硫醚+碳纤维

帝人| PPS+芳纶纤维|玩具耐磨、抗冲击、韧性改性除了纤维之外，合金共混也是另一个有效的改性体系。其中，必须重点介绍的就是PPS/弹性体体系。通俗地说，弹性体改性的原理相当于在材料上套上一层“安全气囊”：当共混物受到冲击时，弹性体颗粒首先会变形，通过微孔和空腔吸收冲击能量；同时发生剪切屈服或开裂，使材料由脆性断裂转变为韧性断裂，提高韧性。

弹性体改性增韧原理。例如，东丽此前利用其专有的纳米合金技术开发出高弹性PPS树脂，弹性模量高达1200MPa。 PPS改性常用的弹性体有EGMA、（马来酸酐接枝）SEBS等。研究表明，当POE-g-MAH增韧体系中PPS+GF的质量分数为6%时，复合材料的缺口冲击强度材料可增加25%。

东丽| PPS/弹性体|涡轮管

低介电改性的介电常数越低，损耗越小，特别是在5G高频时。

为了提高材料的介电性能，目前普遍采用合金共混的方法。例如PPS/LCP，根据研究，这种合金体系在1MHz下可以达到2.5的最佳介电常数。具体来说，国内主要LCP厂商此前研究的PPS/LCP+GF增强复合材料满足力学性能和焊接强度的双重需求，有望应用于复杂结构和大尺寸零件。

除了合金之外，低介电填料也是提高复合材料力学性能和焊缝拉伸强度的可行方法。空心玻璃珠、低介电玻璃纤维等填料也能有效降低PPS复合材料的介电常数。

据研究，空心玻璃微珠挤出成型后可将介电常数降至3以下，并在40-120内具有稳定的电性能。此外，填料经过表面偶联处理后，复合材料的强度和介电性能可以进一步提高。新能源汽车动力电池或5G高频等应用场景中的导热改性不仅要求材料具有良好的耐热性，而且对导热性能也提出了一定的要求。但PPS本身的导热系数较差，一般低于0.5W/(m·K)。目前主要采用金属填料和无机填料两种方法。金属填料虽然可以提高导热性，但也会降低绝缘性能。

高导热复合材料结构图。无机填料方面，包括氧化物、氮化物、碳基材料等，其中PPS/氧化镁是较为主流的选择，可以将材料的导热系数提高到1.61W/(m·K)；而氮化物的制备和工艺较为复杂，但其导热系数也较高：40%氮化硼复合材料的导热系数可达4.15 W/(m·K)；石墨烯、CNT等碳材料也是PPS导热改性的选择。添加量与导热系数之间可以取得良好的平衡，如石墨烯体积分数29.3%可以使复合材料的导热系数达到4.414W/(m·K)。复合膜改性针对的是锂电池隔膜市场，PPS目前也在应用。此前，常用的隔膜材料是聚烯烃，但聚烯烃材料电解液润湿性和热稳定性较差，在高温下容易出现收缩和熔化。

PPS材料的耐化学性和耐热性也具有一定的改性应用潜力。目前主要的方法是对PPS隔膜进行表面涂层制备复合隔膜。该方法已逐渐从学术研究走向工业应用：以PPS无纺布为基材，PVS为涂层材料，经过物理涂覆、干燥、热压处理，制成PVS/PPS无纺布锂电池。制备复合隔膜。