用于接插件最理想的高性能工程塑料—聚苯硫醚

用于接插件最理想的高性能工程塑料—聚苯硫醚Mostperfectengineeringplasticwithhighperformance-PPS上海忠茂国际贸易有限公司/钟道仙《国际线缆与连接》材料与应用—2003年1月刊摘要本文介绍了一种连接器工业常用工程塑料——聚苯硫醚，着重论述了它的物理、化学和电气性能，并对其成型加工工艺及其对性能的影响作了介绍。Thisarticleintroducesacommonengineeringplasticinconnectorindustry--PPS.mainlyitsphysical,chemicalandelectricalperformances,andeffectofitsmanufactureprocessonperformances.一引言近年来，由于高新科学技术突飞猛进的发展以及国防建设的需要，对于接插件来说，一般常用的工程塑料远远不能适应新时代、新技术的要求。因此高性能工程塑料，如：聚苯硫醚（PPS）由于具有耐高温、高强度、高绝缘、阻燃等特点，而获得广泛的应用。早在19世纪末有人开始对聚苯硫醚的合成进行了研究。直到1967年美国菲利浦石油股份公司开发研究了聚苯硫醚的改良合成法，1973年该公司正式投入工业化生产，商品名RY-TON（雷腾），并开始向全世界销售。聚苯硫醚（PPS）是在分子主链上具有苯硫基，且具有结晶性链状聚合物，其化学结构为：PPS的主要特性在很大程度上决定于它的化学结构简单而又巧妙，每一个芳香环和一个在对应的硫原子交互变化，这种结构具有极高的稳定性。由于它的几何形状是互相对称的，且有高度的线性，其结果PPS可以很容易地极快速地结晶，并可达到极高的等级度。进而显示出极高的熔点（Tm=285℃）。另外PPS聚合物在惰性云雾气体中，即使达到1000℃时，还可残存40%的聚合物，显示出它具有优异的耐热性。此外其阻燃性、耐化学药品性、尺寸稳定性等也极为出众，具备了作为高性能工程塑料的各种特点。二特性由于PPS分子结构特点，故具有以下特性：(1)耐热性具有优异的耐热性，经美国UL认证连续使用温度为200℃～240℃，高荷重热变形温度达260℃以上，同时焊锡耐热性极佳。(2)阻燃性燃烧安全是综合评价临界氧指数、燃烧气体检查、气体毒性等决定的。PPS在没有添加阻燃剂的情况下，在UL94燃烧性试验中为V-0/5V，是最高级别。此外NASA（美国太空总署）调查研究证明，PPS燃烧安全性最高。(3)耐化学药品性具有与PTFE（聚四氟乙烯）相媲美的优异耐化学药品性，目前尚未发现可在200℃以下溶解PPS的溶剂。(4)机械特性高强度、高刚性。在高温下，机械性能下降少，具有卓越的耐蠕变性能和耐疲劳性。(5)尺寸稳定性成型收缩率极小，吸水性低。线性膨胀系数小。因此在高温或高湿度的条件下，也表现出优异的尺寸稳定性。(6)电气性能在高温、高湿、高频率的条件下，表现出优异的电气性能。(7)磨擦、磨损特性通过填充碳纤维、氟树脂等润滑剂，可以大幅度提高摩擦、磨损特性。(8)成型加工性由于流动性好，可进行薄壁的、长流程的注射成型。三.成型加工3.1成型工艺综述用于工程塑料的PPS一般都添加有玻璃纤维或无机填料。因此大多选用螺杆式注射成型机进行加工。但要选用专门为玻璃纤维增强的工程塑料设计的螺杆和料筒。喷嘴可使用开放型喷嘴，但为了防止喷嘴流延建议使用封闭式喷嘴。喷嘴的加热圈要能单独控制。喷嘴先端的口部为2-3°的倒锥。直径为φ3-6为宜。封闭式喷嘴的清洗很不容易，必须拆开加以清除树脂，建议采用专用喷嘴。成型加工之前，树脂必须干燥。建议干燥温度为150℃-160℃，2-3小时，若使用热风干燥时，放置于盘中的原料高度不应高于50mm。若使用除温干燥机，其入口温度露点需为-40℃。通常大型制品成型时，周期较长。树脂在料筒内停留时间也增加。这时如果料筒温度过高，停留时间过长，树脂的颜色会变成黑色，流动性也差。但对树脂的性能没有太大的影响。因此对于大型制品采用较低的料筒温度。如果树脂在料筒内停留时间过长，有可能在料筒内硬化，加工时，一定要避免这种现象发生。特别要注意，停机前一定要清洗料筒。下面是PPS成型加工工艺参数表：注射温度不同制品的表面光度就不一样，注射速度越快，表面光泽越好。但容易发生制品翘曲，烧焦，一般选择中等注射速度，较高注射压力进行成型。由于PPS是结晶性树脂，成型厚壁制品时，通常为提高结晶度，必须延长冷却时间，对于薄壁制品，即使是多模腔，每一个循环周期10-30秒就足够了。成型时螺杆转速一般为40-100RPM，而高循环成型时虽可采用200RPM以上，但此时树脂易发热，料筒温度设定要偏低。PPS是结晶性树脂，模具温度的高低，对制品物理机械性能，收缩率大小，翘曲变形有较大的影响，一般根据制品要求来确定，大绝在50℃-150℃之间。成型后，料筒的清洗通常使用低熔融指数的聚乙烯，为了缩短清洗时间，使用成型温度高的聚砜、聚碳酸酯（最好是玻纤增强的）等较为有效，即使用再生料也有很好的效果。用玻纤增强树脂清洗后，为了保护成型机的料筒和螺杆，最后应当用不含填充料的树脂进行清洗。3.2成型收缩PPS是结晶性树脂，在成型时其结晶度随模具温度而变化，因此收缩率就随模具温度而变化。PPS一般的成型收缩率见下表：PPS一般的成型收缩率见下表：3.3结晶化对性能的影响PPS是结晶性树脂，结晶度的大小，对制品的性能（如冲击强度、长期热变形温度、表面硬度、耐蠕变性、耐热水性及耐候性等）及成型收缩率等都有影响。因此在成型时应适当控制模温，但未必一定非要把PPS树脂的结晶度提高不可，应按制品性能要求加以控制结晶度。以达到PPS的最大优点，适当的控制结晶度可使尺寸再现性变佳，凹陷及翘曲现象消失，耐冲击强度增大。超声波焊接性能提高。下面是模具温度对结晶度的影响下面是模具温度对结晶度的影响树脂最高结晶度为65%PPS制品经退火也会使结晶度提高。退火条件随制品壁厚而不同，一般为200℃-240℃，2-4小时即可。经退火处理的制品，由于内部残余应力的消除，所以特性稳定（退火后增加尺寸稳定性和螺钉保持力等）但在退火时由于进行结晶化，制品因结晶而收缩，故须先考虑由退火而产生的尺寸变化。一般随着树脂结晶化的提高，制品的物性在下述变化：（1）热变形温度提高（高温特性）（2）刚性增加（弹性模量提高）（3）常温下抗拉强度稍低，但在高温的云雾气体中的抗拉强度提高。（4）云雾气体中，95℃以下抗折强度降低，但在95℃以上抗折强度增加。（5）冲击强度降低（6）尺寸经时变化性而耐蠕变性特优（7）剪断强度提高（8）制品的表面光泽转佳（但若退火处理转劣）（9）表面硬度稍有增加（10）收缩率增加，高温尺寸下稳定性提高（11）线热膨胀系数降低3.4再生料再生料的使用，根据制品性能而定。一般推荐再生料使用率为30%以下，在粉碎时，请注意异杂物的混入，并把粉末筛去。四.应用PPS具有极优的耐热、耐化学药品性及电气性能，因此广泛应用在各工业领域中作为高性能绝缘体或各种金属代用品。4.1电气、电子零件接插件、线圈管、开关、插座、电视频道旋钮、固态继电器、电动机转筒、电容器护罩、刷柄、磁传感器感应头、微调电容器、电解电容器、熔丝支持件、接触断路器、印刷基板、电路片支持物、电子零件、VTR零件、熨斗零件、调理器零件、电锅零件、电子零件洗净处理具、热敏电阻、IC零件。4.2精密零件照相机、转速表、齿轮、手表、复印机零件、测定机器、电脑零件、FDD零件、CD零件。4.3汽车零件排气处理装置零件、刷柄、点火零件、汽油泵座阀、连接器、汽化器、配油器零件、散热器零件、转向拉杆端部支持、车灯反光镜、灯座、刹车零件、离合器零件、温度传感器、转动零件、油泵。4.4机械零件泵外壳、泵轮、阀、流量计、压缩机零件、齿轮、绝缘板、指标灯、滑轮、钩、凸缘、喷嘴、管托架、计测量计、风扇。五.结束语多年的应用结果表明：PPS能提高产品的可靠性和各项性能。最高可靠性连接器最为理想的工程塑料，也是高性能工程塑料中价格最适中的材料。