聚砜樹脂性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
聚砜又稱雙酚A型聚砜，是一種透明略帶琥珀色的線型熱塑性工程塑料。相對(duì)密度1.24，成型收縮率0.7%，具有超群的尺寸穩(wěn)定性。24h吸水率0.22%，耐沸水和過熱水蒸氣。可在-100～150℃溫度范圍內(nèi)長期使用，并具有良好的機(jī)械性能和優(yōu)異的介電性能。耐化學(xué)藥品性好，難燃，無毒。耐候性和耐紫外線較差。
聚砜是含有砜鍵(—SO2—) 的聚合物的總稱，但作為工程塑料的聚砜在結(jié)構(gòu)中要含有芳核(苯核)和砜鍵相聯(lián)結(jié)而成的鍵段。將4，4′-二氯二苯酚和雙酚A的鈉鹽或鉀鹽在二甲基亞砜和氯苯的混合溶劑中，加熱至130～160℃進(jìn)行縮聚制得。1964年美國Ucl公司開發(fā)，商品名為Udel、ucarodl。
聚砜有脂肪族聚砜和芳香族聚砜之分類，脂肪族聚砜不耐堿、不耐熱，無實(shí)用價(jià)值，而芳香族聚砜有雙酚A聚砜及非雙酚A聚芳砜和聚醚砜，性能佳，已廣泛用于工業(yè)及包裝上。雙酚A聚砜1965年由美國UCC公司開發(fā)生產(chǎn)，牌號(hào)為Udel polysalfone。聚芳砜是美國3M公司1967年工業(yè)生產(chǎn)的，商品名為Astrel。聚醚砜由英國ICI公司于1972年開發(fā)生產(chǎn)，商品牌號(hào)為Victrex。
聚砜與其他工程塑料一樣可用注塑、擠出、吹塑等成型方法加工，只是加工溫度較高。其制品可用熱封、溶劑溶接、超聲波焊接、熱氣焊等方法連結(jié)，也可進(jìn)行電鍍涂以及二次機(jī)械加工。PSF用于制造高強(qiáng)度、有精密公差、耐熱及電絕緣性良好的電氣、電子零件，機(jī)械零部件，如斷路元件、線圈骨架、示波器振子、電纜包覆層等。特別適于制作耐熱性高、蠕變小的儀器、儀表結(jié)構(gòu)件及機(jī)械傳動(dòng)件，如齒輪、葉輪、緊固件等。用聚砜制作的各種容器、耐酸噴嘴，閥門等在化工防腐方面也獲得廣泛應(yīng)用。
圖1為聚砜分子結(jié)構(gòu)式。
為得到高性能、高功能的材料可對(duì)聚砜進(jìn)行必要的改性，這方面的文獻(xiàn)報(bào)道已很多，如PSF/ABS、PSF/PET、PSF/PBT、PSF/PC、PSF/PPS、PSF/PEK、PSF/PA、PSF/PI、PSF/PMMA、PSF/環(huán)氧樹脂、PSF/有機(jī)硅樹脂、PSF/氟樹脂、PSF/雙酚A二氰酸樹脂等合金。從應(yīng)用角度來講，聚砜與ABS、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯
（PET）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚碳酸酯組成的合金較為成熟，但既要改善性能又要降低成本的常用方法是采用礦物填充、玻璃或碳纖維增強(qiáng)，目前，聚砜的改性品種商品化仍然只有阿莫科高性能產(chǎn)品公司的Mindel系列，該產(chǎn)品系列可以滿足各種用途的需要。
1、聚砜具有突出的耐熱、耐氧化性能，可在-100～150℃的溫度范圍內(nèi)長期使用，熱變形溫度為174℃，在高溫下長期使用，其性能基本不變。
2、聚砜具有很高的力學(xué)強(qiáng)度和剛性，尤其抗蠕變性能甚至比聚碳酸酯還好。其力學(xué)性能類似聚苯醚。它具有優(yōu)良的電性能，即使放置在水和濕空氣中或在190℃高溫下，也保持高的介電性能。108x-射線照射200h后，其外觀、剛性及電性能均無變化。
3、化學(xué)穩(wěn)定性較好，除濃硝酸、硫酸外，對(duì)其它酸、堿、醇及脂肪族烴等化學(xué)藥品相當(dāng)穩(wěn)定。但在酯和酮類中會(huì)發(fā)生溶脹，且有部分溶解，并溶于氯化烴及芳香烴中。
4、尺寸穩(wěn)定性好，于50%濕度下，放置一個(gè)月，尺寸變化僅在0.1%以下。它有較好的加工性能，用注射、吹塑、中空成型、擠出和熱成型方法都可以加工。
5、聚砜的缺點(diǎn)是耐候性和耐紫外線較差，耐有機(jī)溶劑也不好，且不宜在沸水中長期使用。
6、聚砜主要用作耐熱并需耐高溫的零件，耐腐蝕零件和電氣絕緣件等。特別適宜于既要求強(qiáng)度高、蠕變小，又要求耐高溫和高尺寸準(zhǔn)確性的制品。例如航空工業(yè)的耐熱零件、汽車零件、齒輪、凸輪、電子接觸件、電子計(jì)算件零件、電視機(jī)零件、印刷電路材料以及各種薄膜、涂層、板材、管道、泵殼和其它制品。
圖2為聚砜的典型性能。
聚苯醚砜是耐高溫的熱塑性樹脂。相對(duì)密度1.37。能耐大多數(shù)酸、堿、鹽和有機(jī)溶劑。但不耐極性有機(jī)溶劑如酮類、氯化烴類等。具有較高的耐熱性和抗氧化性。長期使用溫度可達(dá)200℃左右，比聚砜、聚碳酸酯和聚苯醚高。絕緣性良好，抗沖擊韌性很高?？捎脭D出法、注射法進(jìn)行成型加工。用作工程塑料，廣泛應(yīng)用于機(jī)電、儀器儀表、電子等工業(yè)以及化工防腐蝕方面?？捎?，4′-二磺酰氯二苯醚在催化劑存在下與二苯醚縮合或由4-氯-4′-羥基二苯砜鉀鹽，脫去氯化鉀后聚合而得。
以聚砜樹脂為基體的復(fù)合材料。增強(qiáng)體主要為短切玻璃纖維或碳纖維，也可用連續(xù)纖維或織物。樹脂主鏈上含砜基和芳核，有優(yōu)良的耐熱性、電性能和耐蠕變等機(jī)械性能。聚砜有雙酚A聚砜、聚醚砜、聚苯砜和聚芳砜等工業(yè)產(chǎn)品，其中聚芳砜熱變形溫度270℃，可在240～270℃下長期工作。用短切纖維增強(qiáng)時(shí)，用單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)將樹脂與纖維混合，擠出后切粒制成粒料；也可將連續(xù)纖維的無捻纖維束通過擠出機(jī)頭用熔融樹脂包覆，引出后經(jīng)冷卻、切粒；粒料經(jīng)過注塑、擠塑與模壓等工藝成型為復(fù)合材料制品。用20%～30%玻璃纖維增強(qiáng)的聚砜復(fù)合材料，剛度比純塑料提高2倍，強(qiáng)度提高25%；而用碳纖維增強(qiáng)，則能使剛度提高8～9倍，強(qiáng)度提高1倍。聚砜復(fù)合材料可用于制造電子、電器、儀表、化工、汽車、紡織及軍工部門的耐熱、耐溶劑，高強(qiáng)、高精度和電絕緣的零部件，以代替金屬材料。
聚砜是由二苯酚的二堿金屬鹽（如雙酚A二鈉鹽）和活性芳族二鹵化物（如4，4′-二氯二苯基砜）聚合而成的芳族聚砜聚合物。聚砜生產(chǎn)通常采用法納姆（Farnham）的親核取代反應(yīng)，反應(yīng)式如下：
聚砜產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝從聚合物合成的角度來講，工業(yè)合成的方法幾乎完全采用親核取代縮聚路線。生產(chǎn)方法有一步法和二步法，二步法合成反應(yīng)是先由雙酚A與堿原位反應(yīng)生成雙酚A二鈉鹽，隨后與4，4′－二氯二苯基砜進(jìn)行親核取代反應(yīng)。一步法合成聚砜的方法是用碳酸氫鉀或碳酸鉀代替氫氧化鈉合成聚砜，此法可以縮短合成步驟，避免脫水工序，縮短反應(yīng)時(shí)間，在提高產(chǎn)量方面很有潛力，但目前的生產(chǎn)仍然采用二步法來完成。
聚砜是主鏈中含有砜基(—SO2—)的一種熱塑性樹脂。20世紀(jì)60年代中期出現(xiàn)的新型工程塑料。1965年由美國聯(lián)合碳化公司投入生產(chǎn)。由雙酚A與二氯二苯 基砜經(jīng)溶液縮聚反應(yīng)制得。1967年又制得新型耐高溫的聚芳醚砜和聚芳砜。通常所說的聚砜指的是最早工業(yè)化的品種。其突出的優(yōu)點(diǎn)是耐溫性好、尺寸穩(wěn)定、強(qiáng)度高、耐輻射、電絕緣、有自熄性，可在-100～150℃下長期使用。但耐氣候和耐紫外線較差，也不耐有機(jī)溶劑。
聚砜也廣泛用于機(jī)械、電子、電氣、儀器、儀表、飛機(jī)、汽車、輪船等工業(yè)部門。在電子、電氣工業(yè)中，可制電視機(jī)、收音機(jī)、計(jì)算機(jī)的積分電路板、印刷線路板，電位計(jì)和電鉆外殼、蓄電池箱、電鍍槽，配電盤及電氣設(shè)備用絕緣電纜等。汽車工業(yè)中用以制造汽車護(hù)板、分速器蓋、儀表盤、風(fēng)扇罩。用玻璃纖維增強(qiáng)的聚砜可制汽車 擋泥板、外罩；鍍鉻、鍍鋁的聚砜可制車燈反光 鏡。在機(jī)械工業(yè)中可制齒輪、真空泵葉片、洗衣機(jī)及各種機(jī)器的零件。在儀器儀表工業(yè)中，可制各種儀表的表殼、外罩和耐熱絕緣零件。在飛機(jī)制造工業(yè)中可制機(jī)艙內(nèi)某些零件、空氣管道等。還可制取輸水輸氣管道、家庭用品、廚房用具等。但加工性能不佳，成型溫度高，耐溶劑性不好。
聚芳砜性能優(yōu)于一般的聚砜，可在-196～260℃下使用，耐磨、耐氧化、耐水解、化性穩(wěn)定，高溫下仍有良好電性，用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料，其性能可與聚酰亞胺相媲美，成本卻較后者低，可用以制造高速噴氣機(jī)的機(jī)械零件，耐高溫軸承、齒輪、墊片，耐高溫的線圈架、開關(guān)配線板，也可制高溫膠粘劑。
FDA已批準(zhǔn)聚砜可用于食品及藥品接觸的場合，由于無毒、耐水解、耐高壓蒸汽消毒，為此在醫(yī)療器材、設(shè)備上、食品加工設(shè)備、食品器皿及高檔食品藥品包裝上有廣泛的應(yīng)用。 在上述使用范圍中，聚砜代替了傳統(tǒng)的不銹鋼材料，美國Black&Decker公司生產(chǎn)的聚砜 醫(yī)療器具已有系列，如： 外科用具、人工心臟閥門以及人工腎臟等。乳及乳制品包裝材料是聚砜在包裝上的重要應(yīng)用。
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化學(xué)性質(zhì)
主要品種有雙酚A聚砜、聚芳砜、和聚醚砜等。常以雙酚A型聚砜為代表。為略帶琥珀色的線型聚合物。除強(qiáng)極性溶劑、濃硝酸和硫酸外，對(duì)一般酸、堿、鹽、醇、脂肪烴等穩(wěn)定?？扇苡诙燃淄?、二氯乙烯和芳烴。相對(duì)密度1.24，吸水性（24h）0.22%，成型收縮率0.7%，熔融溫度190℃，玻璃化溫度150℃，熱變形溫度（1.82MPa）174℃，連續(xù)使用溫度－100℃～+150℃，拉伸強(qiáng)度71.54MPa。彎曲強(qiáng)度105.8MPa，壓縮強(qiáng)度95.1MPa，拉伸模量2.5GPa，缺口沖擊強(qiáng)度6.9-7.8kJ/m2，體積電阻率10e15Ωcm。聚砜材料剛性和韌性好，耐溫、耐熱氧化，抗蠕變性能優(yōu)良，耐無機(jī)酸、堿、鹽溶液的腐蝕，耐離子輻射，無毒，絕緣性和自熄性好，容易成型加工，
用途
電子工業(yè)絕緣材料、工業(yè)用膜
用途
用于生產(chǎn)滌棉、無紡布等
用途
電器、電子、儀器、儀表及宇航部門作耐熱、耐蝕、高強(qiáng)度零件及絕緣制件、工業(yè)用膜等
生產(chǎn)方法
以雙酚A和4，4′－二氯二苯砜為原料，經(jīng)縮聚反應(yīng)制備而成。
聚砜樹脂
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品