特种工程塑料PPS的工艺合成及应用

大家好，今天来为大家分享特种工程塑料PPS的工艺合成及应用的一些知识点，和的问题解析，大家要是都明白，那么可以忽略，如果不太清楚的话可以看看本篇文章，相信很大概率可以解决您的问题，接下来我们就一起来看看吧！

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聚苯硫醚（PPS）是一种新型高性能热塑性树脂，具有优异的耐热性、阻燃性、绝缘性和耐腐蚀性。它是一种特种工程塑料。

PPS具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃以及均衡的物理机械性能。它还具有优异的尺寸稳定性和优异的电性能。广泛应用于汽车、电子电气、纺织、环保、建材等行业。

一

PPS的主要合成方法

目前PPS的合成方法有多种。可用于工业生产的主要有硫化钠法和硫溶液法。日本Takehiro曾使用硫溶液法，但后来因硫溶液法的缺陷难以解决而被放弃。因此，目前国内外厂家大多采用间歇硫化钠法合成PPS树脂。

除这两种方法外，其他合成PPS的方法还有氧化聚合法、对卤代苯硫酚盐自缩聚法、硫化氢法等。其中，国内厂家已尝试过硫化氢法，但由于存在诸如反应速度快，目前基本不使用这种方法。

1、硫化钠法（又称菲利普斯法）

该法是最早生产PPS的方法，也是现阶段工业化或具有工业化价值的路线之一。 PPS聚合物主要由二氯苯与无水硫化钠在极性溶剂中缩合反应制得。

常用的极性溶剂主要有N-甲基吡咯烷酮（NMP）、吡啶、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基脯氨酸、甲基磷酸三酰胺（HMPA）等。 N-甲基脯氨酸通常用于工业生产。硫化钠法的合成反应式如图1所示。

图1 硫化钠法合成反应式

该方法的技术难点之一是反应所用的硫化钠不需要含有结晶水。对于普通结晶水，硫化钠脱水比较困难，目前厂家通常在反应釜中使用非均相水。其方法是脱水，然后聚合。

2、硫溶液法

硫溶液法又称硫磺法。该方法以硫磺代替硫化钠，在220左右，以六甲基磷三酰胺或N-甲基吡咯烷酮为溶剂，对二氯苯与硫磺在常压下缩聚制备PPS。反应收率大于80%。硫溶液法的合成反应式如图2所示。

图2 硫溶液法合成反应式

硫溶液法的优点是原料硫磺丰富、廉价易得、产品质量好、流程短、副产物少；缺点是工艺难度大，副产物不易去除。

3、氧化聚合法

氧化聚合制备工艺是以二苯基二硫为原料，氧气或空气为氧化剂，丙酮丙酮氧化钒为催化剂，通过氧化聚合制备线型聚苯硫醚树脂。

图3 氧化聚合法

这种方法的收率非常高，几乎是100%。另外，产品纯度也高，无支化、环化、交联等现象，且无副产氯化钠，可防止金属离子对PPS耐久性的影响。

但反应后期会产生过硫化物，使链增长反应停止。另外，该方法制备的PPS树脂相对分子量低，粘度低，加工性能差，没有实用价值。

4、对卤代噻吩酯的熔融或溶剂缩聚法

该方法以对卤代苯硫酚为原料，通过对卤代苯硫酚在熔融状态下自缩合形成线性PPS树脂。卤代噻吩酯的熔融反应式如图4所示。

图4 对卤代噻吩熔融法反应方程式

该方法无需调整单体配比，副产物少，但单体生产工艺复杂，成本高，个别单体有毒，且副反应易产生环状PPS，从而阻碍相对分子质量的增长。

5、硫化氢法

硫化氢法以硫化氢、氢氧化钠、对二氯苯为原料，以碱金属盐为添加剂，在极性溶剂中混合制备线性高分子量PPS树脂。硫化氢的反应式如图5所示。

图5 硫化氢法反应方程式

该方法的优点是副反应较少，产物线性度较高。缺点是反应速度太快，硫化氢腐蚀性强，对生产设备要求较高，反应过程较长。

二

PPS合成工艺

综上各种方法的比较，鉴于目前原料硫磺丰富、廉价且易得，大多数厂家采用硫化钠法合成PPS树脂，产品质量好，工艺流程短，副产品少。产品。

本文主要阐述硫化钠法合成PPS的工艺过程。硫化钠法主要以对二氯苯（PDCB）和硫化钠为原料，以极性有机溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）和碱金属盐为催化剂和助剂。在高温高压条件下反应生成PPS和氯化钠。采用硫化钠法合成PPS的工艺流程如图6所示。

图6 硫化钠法制备PPS树脂工艺流程

硫化钠法PPS合成工艺流程：

观察分离和脱水率。如果反应器脱水率满足要求，可适当降低反应器温度，将去除的废水送至废水系统处理。

将一定量的PDCB和NMP加入反应釜中，同时将反应釜温度升至规定温度后保温进行第一次反应。继续升温至所需反应温度，然后保温进行第二次反应。

反应过程完成后，将反应器温度降低至所需温度，然后将物料排出并使用固液分离器进行分离。有机滤液送NMP回收系统回收NMP重复使用；将滤饼转移至打浆釜中，并添加一定量。将水打浆洗涤，然后通过固液分离器分离。滤液送废水系统处理，回收废盐；将滤饼洗涤多次，直至滤液中的NaCl含量达到要求的范围。

洗涤装置中剩余的固体物料被输送至干燥装置。干燥后即可得到PPS成品。

三

PPS合成工艺分析

1、原料配比

硫化钠法PPS合成反应选用的原料主要是硫化钠和含有结晶水的对二氯苯。如果原料配比不当，合成时容易造成反应不平衡，对反应产物影响较大，如副产物增多、相对分子量下降、产量增加等成本。

经过多次试验表明，在PPS的实际生产过程中，将水合硫化钠与PDCB的原料摩尔比控制在1：1.05范围内效果最佳。

2、脱水

根据反应物成分选择的硫化钠脱水方法主要有三种：釜外脱水、共沸脱水、釜内直接脱水。

反应器外的脱水是在真空干燥装置中进行的。真空度0.095MPa，温度范围45~120，脱水4小时左右。但该方法的缺点是整个脱水过程耗时长、安全风险高、操作繁琐、容易出现粘壁、结块等问题。因此，该方法在合成过程中很少使用；

在反应器中进行共沸脱水需要额外加入低沸点惰性溶剂，当低沸点惰性溶剂达到共沸时除去反应器中的水。该方法的缺点是成本较高，脱水过程较长。

反应器内直接脱水是在氮气保护下直接加热脱水。这种方法在实际生产过程中比较简单，成本也较低，所以通常采用这种方法。

3. 溶剂

从硫化钠法合成PPS可知，应选择高极性溶剂，如NMP、HMPA等。在实际生产中，NMP应用广泛。目前NMP溶剂回收主要采用水洗滤饼回收NMP和萃取回收NMP。水洗滤饼NMP回收工艺具有操作简便、成本较低等优点，因而得到广泛应用。

4、催化剂及助剂

催化剂和助剂有利于提高大分子聚合物在溶液中的溶解度，从而有效提高PPS的产率。但如果催化剂和添加剂的投入量太大，聚合物会发生沉淀。

5、聚合温度和时间

聚合温度和时间是PPS合成的重要工艺条件。聚合反应温度不宜过高，聚合通常采用两段保温法进行。由于聚合反应是放热过程，因此需要对导热油系统和DCS控制系统进行精细控制，将反应温度控制在要求的范围内。

聚合反应温度过高，反应过程不平衡，副反应增多；聚合反应温度过低，PDCB与苯环的反应活性下降，不利于反应顺利进行。一般来说，第一次聚合温度控制在220~260左右，反应时间控制在1~6h。第二聚合温度控制在260290左右，反应时间控制在14h。

6、水洗工序

聚合反应产物固液分离后的滤饼主要成分为PPS树脂、NMP、NaCl、极少量的PDCB、副反应物等。

为了获得纯净的PPS树脂，通常采用水洗工艺。由于聚合反应时聚合物结晶过程会包裹一些无机盐，在洗涤过程中，包裹在聚合物颗粒中的无机盐等成分无法释放出来，导致PPS树脂洗涤效果差，灰分高。

因此，通常采用高温高压水洗进行清洗。在高温下，PPS树脂沿着分子链慢慢松散，剩余的无机盐等成分释放到水相中，达到降低PPS树脂灰分的效果。

通过综合分析常见PPS合成方法的优缺点，发现硫化钠法合成的PPS产品具有质量好、工艺流程短、副产物少等优点。

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用户评论

别伤我i

这篇文章内容很专业也很仔细，让我对PPS这种特种工程塑料了解更多了！我一直都知道这个材料耐高温、耐腐蚀，现在才知道它的合成过程也如此复杂。将来有机会还要多学习学习!

    有8位网友表示赞同！

有一种中毒叫上瘾成咆哮i

看完这篇关于工艺的介绍，真的让我对PPS合成流程更加清晰了。作为一名机械设计从业者，选择合适的材料非常重要，这篇文章确实提供了很大的参考价值。

    有5位网友表示赞同！

予之欢颜

说 PPS 应用范围广泛一点都不假！不过，个人觉得文中提到的一些应用场景可能不太贴近实际，希望能有更多具体案例的介绍，这样更容易让人理解。

    有8位网友表示赞同！

代价是折磨╳

我一直觉得工程塑料要比普通的塑料坚固耐用得多，但是看了这篇帖子后才知道，原来这种特种材料的合成工艺真的非常复杂！佩服这些工程师们的智慧和技术水平！

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孤独症

这个标题确实很吸引人啊！我之前对PPS还不太了解，现在知道了它的应用范围还挺广泛的，而且耐热性能这么好，感觉将来有很好的发展前景！

    有17位网友表示赞同！

强辩

作为一名材料科学研究生，我觉得这篇博文虽然专业性强，但也缺少一些深入性的分析。比如，文章中提到了 PPS 的一些缺点，但并没有探讨如何克服这些缺点，这对于读者来说缺乏实用价值。

    有18位网友表示赞同！

?亡梦爱人

说pps在高温下表现出色一点儿都不夸张！我曾经接触过一个使用PPS材料的工程项目，确实很抗高温，耐磨性能也很好。希望以后能看到更多关于PPS的高端应用情况！

    有12位网友表示赞同！

纯真ブ已不复存在

我觉得文中对PPS合成工艺的描述太过复杂了，对于非专业人士来说可能很难理解。建议作者在进行科普时，能够尽量使用通俗易懂的语言来讲解，这样才能更好地吸引和传播知识。

    有10位网友表示赞同！

何必锁我心

我一直觉得工程塑料比普通塑料更高级啊！没想到它在生产上也这么讲究工艺制作。学习了这段时间的材料学知识后，更加体会到这种材料背后的智慧和复杂程度了。

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月下独酌

我比较关注PPS在各个领域的应用现状，这篇文章虽然对合成工艺进行了详细讲解，但关于实际应用案例的介绍显得有些不足。希望作者以后可以更新一些新的内容，更全面地展示PPS的魅力！

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愁杀

文章写的很不错，让我了解到很多關於 PPS 材料的信息! 不过，对于我这个刚接触材料学习的小白来说，合成工艺部分还是有点难以理解。 希望作者能够提供一些相关的图解或动画来辅助说明。

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此生一诺

我一直觉得PPS这种特种工程塑料很有潜力！它耐高温、耐腐蚀， 应用场景很广泛。 文章中提到的应用案例中让我对未来发展方向有了更明确的认识!

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暮染轻纱

我觉得这篇文章对想深入了解PPS材料的人非常有帮助。特别是那些想从事相关研究或工作的同学，可以从这里获得很多宝贵的知识。当然，对于像我这种没有专门学习过材料的人来说，有些地方还是有点难度理解。

    有8位网友表示赞同！

赋流云

我一直觉得合成工艺是决定某种材料质量的关键因素，这句话对PPS也适用！这篇博文让我更加敬佩工程师们的专业能力和对技术的追求！

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