Hvad er PPS-plast?

Polyphenylensulfid (PPS) er en højtydende termoplast med fremragende kemisk resistens, som er opløselig i næsten ingen opløsningsmidler ved alle temperaturer op til 200 °C. Det har lav fugtabsorption og giver høj mekanisk styrke og termisk stabilitet og er derfor velegnet til præcisionsbearbejdede dele. Gå til Plastmateriale til høje temperaturer side for at få mere at vide om relaterede materialer.

Dette materiale er semikrystallinsk og har et smeltepunkt på op til 225°F og en termisk nedbrydning på op til 425°F. Det har en lav varmeudvidelseskoefficient og er blevet aflastet under fremstillingen, hvilket gør det ideelt til dele, der har brug for tætte tolerancer. Under ekstreme forhold har PPS en fremragende ydeevne og kan bruges som en billigere erstatning for PEEK ved lavere temperaturer. På grund af meget lave niveauer af ioniske urenheder er materialet velegnet til anvendelser, der kræver høj renhed.

Du kan gå til Sprøjtestøbning af PEEK side for at få mere at vide om PEEK-materiale.

Der produceres mange forskellige PPS-kvaliteter, og de fås i glasfiberforstærkede, mineralske og internt smurte varianter. De kan give fordele som en lav friktionskoefficient, øget slidstyrke og høj slagstyrke.

Introduktion til PP-plast

Polyphenylensulfid (PPS) er en højtydende termoplast, som er kendt for sin fremragende kemikaliebestandighed. Materialet er modstandsdygtigt over for alle opløsningsmidler ved temperaturer op til 200 °C (392 °F). Den lave fugtabsorption kombineret med mekanisk styrke og termisk stabilitet gør det velegnet til anvendelser, hvor der er behov for præcisionstekniske komponenter.

Termiske egenskaber for polyphenylensulfid (PPS)

PPS er kendt for at have en høj termisk stabilitet, og det kan arbejde ved høje og lave temperaturer uden at ændre sine egenskaber. De følgende specifikationer stammer fra de tests, der er udført på Techtron® 1000 PPS, som er en ufyldt kvalitet.

Varmeafbøjningstemperatur (HDT)

Varmeafbøjningstemperaturen beskriver den mængde varme, som en bestemt plasttype kan tåle, før den begynder at give efter for deformation under en bestemt vægt. For PPS er dette ved 115 °C (250 °F), når det belastes med 1,8 MPa (264 PSI) og i henhold til ISO 75-1/2 og ASTM D648-standarderne.

Maksimal driftstemperatur

Den kontinuerlige driftstemperatur for PPS kan nå op på 220 °C, materialet kan bruges i meget lang tid, omkring 20.000 timer i luft, og dets fysiske egenskaber vil ikke blive påvirket.

PPS plast smeltepunkt

Glasovergangstemperaturen for PPS viser sig at være 280 °C i henhold til I1357-1/-3, mens den er 540 °F i henhold til ASTM D3418-teststandarderne.

Termisk ledningsevne

Varmeledningsevne defineres som, hvor godt det pågældende materiale leder varme. Varmeledningsevne: Som du kan se, har PPS bedre varmeledningsevne end PEEK, men mindre end PE og PTFE. Ved stuetemperatur (23 °C eller 73 °F) er værdierne for varmeledningsevne for PPS:

ISO: 0,3 W/(K-m)

ASTM: 2 BTU in. /(hr-ft²-°F)

Antændelighed og brandmodstandsdygtighed

Flammebestandigheden af PPS er rimelig god med en UL 94 V-0-klassificering, og der er ikke behov for yderligere fyldstoffer eller tilsætningsstoffer. Det har et iltindeks på 44% i henhold til resultaterne af de tests, der er udført i henhold til ISO 4589-1/2, hvilket også siger noget om materialets brandmodstandsevne.

Koefficient for lineær termisk ekspansion (CLTE)

Den lineære varmeudvidelseskoefficient eller CLTE viser, hvor meget et materiale udvider sig, når temperaturen stiger. PPS har en CLTE på mindre end 40 sammenlignet med de fleste andre tekniske plastmaterialer som PET og POM, hvilket gør det endnu mere omkostningseffektivt end PEEK og PAI. Denne lave udvidelsesgrad er fordelagtig til anvendelser, hvor der kræves tæt tolerance i miljøer med moderate til høje temperaturer.

Mekaniske egenskaber ved polyphenylensulfid (PPS)

PPS er kendt for sin balance mellem lav ekspansionskoefficient og høj mekanisk styrke og er derfor velegnet til både bærende applikationer og til komponenter, der kræver kompleks bearbejdning. De følgende specifikationer er baseret på de tests, der blev udført på Techtron® 1000 PPS, som er en ufyldt kvalitet.

Vigtige mekaniske egenskaber

Tæthed

Ufyldt PPS har en massefylde på ca. 35 g/cm³. Hvis det forstærkes med f.eks. 40% glasfibre, stiger densiteten til ca. 1,66 g/cm³.

Sprøjtestøbning af PPSU

Trækstyrke

Denne trækstyrke er meget højere end andre tekniske plastmaterialer, der er tilgængelige i samme prisklasse som PPS. Trækegenskaberne for Techtron® 1000 PPS består af en trækstyrke på 102 MPa (13.500 PSI), en flydespænding på 12% og en brudspænding på 12%.

Trykstyrke

En anden mekanisk egenskab, der fortjener at blive nævnt, er PPS' trykstyrke, som anslås til at være ca. 21.500 PSI ifølge ASTM D695-testen.

Hårdhed og slagfasthed

PPS udviser fremragende hårdhed og slagfasthed: PPS har en fremragende hårdhed og slagfasthed:

Rockwell M-hårdhed: 100 (ISO), 95 (ASTM).

Rockwell R-hårdhed: 125, (ASTM)

Charpy-slagstyrke: Uhuggede prøver har ingen revner, mens huggede prøver har en styrke på ca. 2,0 kJ/m².

Izod Impact (hakket): 0,60 ft-lb/in.

Bøjningsegenskaber

PPS-polymer har en høj styrke og bøjningsmodul, der gør det muligt at bruge det i strukturelle anvendelser. Det har en bøjningsstyrke på 155 MPa (21.000 PSI) og et bøjningsmodul på 575 KSI, hvilket er tegn på dets stivhed og bæreevne.

PPSU LSG

Man kan sige, at PPS har ret høje mekaniske egenskaber, hvilket gør det muligt at bruge det i de industrier, hvor der er brug for højstyrke og præcise dele.

Elektriske egenskaber ved polyphenylensulfid (PPS)

Blandt alle polymermaterialer er polyphenylensulfid (PPS) særligt velegnet til elektrisk højspændingsisolering. Dets semikrystallinske og upolære molekylestruktur gør, at det har en meget lav elektronmobilitet og derfor en høj elektrisk resistivitet, hvilket gør det til en dårlig elektrisk leder.

Følgende elektriske specifikationer er baseret på test udført på Techtron® 1000 PPS, en ufyldt kvalitet.

Tabel: Vigtige elektriske egenskaber

Dielektrisk styrke

Dielektrisk styrke henviser til et materiales elektriske styrke, når det belastes. For ufyldt PPS er denne værdi ca. 18 kV/mm i henhold til IEC 60243-1 eller 540 V pr. mil i henhold til ASTM D149-standarden. Denne egenskab er af betydning for vurderingen af PPS' kompetence som elektrisk isolator.

Elektrisk resistivitet

Elektrisk resistivitet er på den anden side et mål for et materiales evne til at yde modstand mod strømmen af elektrisk strøm. PPS har en meget lav elektrisk ledningsevne, og derfor er dets elektriske resistivitet lav sammenlignet med mange andre almindelige tekniske plastmaterialer, og det gør det ideelt til brug i isoleringstjenester. Ufyldt PPS har vist en overflademodstand på 10^12 Ohm/sq (ANSI/ESD STM 11. 11) og en volumenmodstand på 10^13 Ohm/cm (IEC 62631-2-1).

Kemisk kompatibilitet af polyphenylensulfid (PPS)

En af de vigtigste egenskaber ved PPS er den meget gode kemikaliebestandighed, som placerer det blandt de mest kemikaliebestandige tekniske termoplaster på markedet i dag, især når man tager prisen i betragtning. Det absorberer endnu mindre fugt, hvilket gør det endnu mere tolerant i forskellige vanskelige anvendelser. PPS er et fremragende valg til miljøer, der involverer:

• Stærke syrer og baser: Den kan også udsættes for visse stoffer som svovlsyre, saltsyre, natriumhydroxid og kaliumhydroxid.
• Organiske opløsningsmidler: PPS udviser acceptabel opløsningsmiddelresistens over for flere organiske opløsningsmidler, herunder alkoholer, ketoner, estere og aromatiske kulbrinter.
• Oxidationsmidler: Det er muligt at bruge dette materiale sammen med oxidationsmidler som f.eks. hydrogenperoxid og klor.
• Kulbrinter: De kan også bruges med brændstoffer, olier og enhver form for smøring, der kan bruges i bilen.

• Halogener: Den er god til anvendelser, der involverer sterilisering og desinfektion som f.eks. brug af blegemiddel og rengøring på stedet/sterilisering på stedet.
• Fugt og luftfugtighed: På grund af den lave fugtabsorption er den ideel til steder med høj luftfugtighed.

Alt i alt er PPS-materiale ideelt til brug i applikationer, der kommer i kontakt med et bredt spektrum af kemikalier, og vil give langvarig service i barske miljøer.

Anvendelser af polyphenylensulfid (PPS)

Polyphenylensulfid (PPS) er et højtydende termoplastisk materiale, der har mange særlige egenskaber. På grund af dets relativt lave pris og muligheden for at producere emner af det, er det velegnet til flere industrier, især dem, der involverer høje temperaturer.

Her er en oversigt over de primære anvendelser:

Bilindustrien

PPS finder også anvendelse i bilindustrien på grund af dets evne til at erstatte metaller og andre materialer i barske anvendelsesområder. Det er særligt effektivt til komponenter, der udsættes for: Det er særligt effektivt til komponenter, der udsættes for:

• Høje temperaturer: Bedst egnet til brug i områder, hvor det er vanskeligt at installere fast udstyr, f.eks. under bilens motorhjelm.
• Væsker til biler: Korroderes ikke let af forskellige typer væsker.
• Mekanisk stress: Det giver tiltrængt udholdenhed i stressede øjeblikke.

De vigtigste anvendelser i bilindustrien omfatter:

• Brændstofindsprøjtningssystemer
• Kølemiddelsystemer
• Vandpumpehjul
• Termostathuse
• Elektriske bremsekomponenter
• Afbrydere og pærehuse

I nogle tilfælde, hvor det drejer sig om indvendige eller udvendige pyntedele, bruges PPS ikke så ofte, men det er meget velegnet til funktionelle anvendelser i bilindustrien.

Elektricitet og elektronik

PPS er et foretrukket materiale i den elektriske og elektroniske sektor (E&E) på grund af dets..:

• Høj termisk modstandsdygtighed: Bruges bedst i dele, der udsættes for varme.
• Fremragende sejhed og dimensionsstabilitet: Garanterer pålidelighed i præcisionsfølsomme applikationer.
• Lavt svind: Giver bedre mulighed for at forme komplekse konnektorer og sokler på den rigtige måde.

PPS er også kendt for sin UL94 V-0 brandbarhed uden brug af yderligere flammehæmmere. Det bruges ofte i:

• Tilslutninger og stikkontakter
• Spoler til elektriske spoler
• Elektroniske huse
• Komponenter til harddisken
• Kontakter og relæer

Overgangen til PPS i E&E-applikationer er derfor nødvendiggjort af det faktum, at der er behov for at erstatte polymerer, der er mindre modstandsdygtige over for lave temperaturer.

Hvidevarer til hjemmet

På grund af den minimale krympning og hævelse og de ikke-ætsende og ikke-hydrolyserende egenskaber ved udsættelse for varme bruges PPS i forskellige husholdningsapparater. Almindelige anvendelser omfatter:

• Komponenter til opvarmning og klimaanlæg
• Stegning af grydeskeer
• Grill til hårtørrer
• Ventiler til dampstrygejern
• Kontakter til brødristere
• Drejeskiver til mikrobølgeovne

Industrielle anvendelser

Der er en tendens til, at PPS erstatter metaller og hærdeplast inden for maskinteknik, hvor der findes kemisk aggressive miljøer. Dets egenskaber gør det ideelt til:

Anvendelser betragtes normalt ikke som standard forstærket sprøjtestøbning, men snarere som mere tungt industrialiserede.

Fiberekstruderingsprocesser og nonstick-belægninger.

• Trykformede komponenter til udstyr og finmekanik, herunder pumpe, ventil og rør.
• Centrifugalpumpekomponenter, der bruges i oliefelter, samt stangføringer til samme.
• Udstyrselementer som HVAC-systemer, kompressorkomponenter, blæserhuse og termostatdele.

Medicin og sundhedspleje

I den medicinske industri bruges PPS med glasforstærkning til konstruktion af kirurgiske værktøjer og andre udstyrselementer, der skal være både stærke og ildfaste over for høje temperaturer. Desuden bruges PPS-fibre også i medicinske membraner og andre anvendelser.

Forskellige muligheder for materialer

PPS kan fås i forskellige former, herunder fyldt med glas, fyldt med mineraler og internt smurt. Disse muligheder kan omfatte fordele som reduceret friktion, forbedret slidstyrke og øget slagstyrke.

Typer af PPS baseret på syntesemetoder

Polyphenylensulfid (PPS) kan klassificeres i tre primære typer baseret på dets synteseproces. Hver type har forskellige egenskaber og fordele, som gør dem velegnede til forskellige anvendelser.

Oversigt over PPS-typer

Detaljerede karakteristika

• Lineær PPS: Lineær PPS har høj mekanisk styrke og bruges derfor, hvor man ønsker trækstyrke og fleksibilitet i produktet. Det størkner også hurtigt, når det udsættes for varme over glasovergangstemperaturen, som er ca. 85 0 C, og er derfor nyttigt i forskellige produktionsprocesser.
• Hærdet PPS: Hærdningsprocessen medfører også en stigning i det termohærdede materiales molekylvægt og dets egenskaber, hvilket gør det ideelt til brug ved høje temperaturer. Disse ændringer er gavnlige, fordi de giver øget styrke og stabilitet i strukturerne, hvilket er særligt vigtigt under forhold med høj belastning.
• Forgrenet PPS: Den forgrenede PPS har en forgreningsstruktur, som er nyttig til at give høj sejhed og slagfasthed til anvendelsen. På grund af den højere duktilitet er den velegnet til dele, der kan udsættes for dynamiske belastninger eller slag.

Ud fra en forståelse af disse typer PPS vil en producent være i stand til at vælge den passende type materiale til sin applikation for at forbedre ydeevnen og levetiden.

Forbedring af PPS-plastmaterialers egenskaber med tilsætningsstoffer

PPS fås i forskellige typer, og på grund af dets iboende kemiske resistens er det muligt at tilsætte forskellige additiver for at forbedre dets egenskaber. Disse forbedrer de mekaniske egenskaber, de termiske egenskaber og andre relevante egenskaber.

PPS modificeres typisk ved hjælp af fyldstoffer og fibre eller copolymeriseres med andre termoplaster for at forbedre dets egenskaber. Populære forstærkninger omfatter:

• Glasfiber
• Kulfiber
• PTFE (polytetrafluorethylen)

Der tilbydes flere grader af PPS, herunder:

• Ufyldt naturlig
• 30% Glasfyldt
• 40% Glasfyldt
• Mineralfyldt
• Glas-mineral-fyldt
• Ledende og antistatiske varianter
• Indvendigt smurte lejekvaliteter

Blandt disse har PPS-GF40 og PPS-GF MD 65 udviklet sig til at være markedsstandarden, da de præsterer, og de har derfor en betydelig markedsandel.

Sammenligning af egenskaber mellem forskellige PPS-kvaliteter

Følgende tabel opsummerer de typiske egenskaber for ufyldte og fyldte PPS-kvaliteter:

Egenskabssammenligning af PPS-kvaliteter

Følgende tabel opsummerer de typiske egenskaber for ufyldte og fyldte PPS-kvaliteter:

Forarbejdningsteknikker til polyphenylensulfid (PPS)

PPS-harpikser anvendes i forskellige processer såsom blæsestøbning, sprøjtestøbning og ekstrudering og normalt ved en temperatur på 300-350 °C. Men på grund af det høje smeltepunkt er det ikke helt let at forarbejde, især ikke fyldte kvaliteter, hvor der er risiko for overophedning af udstyret.

Krav til fortørring

Støbeprocessen er afgørende for at ændre formen på de støbte produkter og forhindre savlen. Det anbefales at tørre PPS ved: Det anbefales at tørre PPS ved:

• Ved 150-160°C i 2-3 timer eller ved 170-180°C i 1-2 timer eller ved 200-220°C i 30 min-1 time.
• 120°C i 5 timer

Dette trin er især afgørende for kulfiberfyldte kvaliteter, da de er kendt for at svulme op og absorbere fugt, der er skadelig for det endelige produkt.

Parametre for sprøjtestøbning

Det er vigtigt at påpege, at PPS kan behandles ved hjælp af sprøjtestøbning. For at forbedre produktiviteten i støbeprocessen skal formtemperaturen være på 50 grader Celsius, mens efterkrystalliseringstemperaturen skal være på 200 grader Celsius. Denne metode kan dog ikke anvendes til applikationer, hvor der kræves en høj værdi af dimensionsstabilitet. Da PPS har lav viskositet at fylde, er der behov for at fokusere på formlukning.

Typiske parametre omfatter:

• Cylindertemperatur: 300-320°C
• Formens temperatur: 120-160°C for at gøre det muligt for stoffet at krystallisere på den rigtige måde og ikke blive skævt.
• Indsprøjtningstryk: 40-70 MPa
• Skruehastighed: 40-100 RPM

Ekstruderingsproces

PPS kan også ekstruderes, og denne proces anvendes til fremstilling af fibre, monofilamenter, rør, stænger og plader. Anbefalede forarbejdningsbetingelser omfatter:

• Tørretemperatur: 121 °C i 3 timer
• Formtemperatur: 300-310°C
• Smeltetemperatur: 290-325°C

Bæredygtighed af PPS

Men når PPS udvindes på en ansvarlig måde, og når det fremstilles, anses det for at være en af de bæredygtige polymerer. Bæredygtigheden afhænger af følgende faktorer: På dette grundlag afhænger dets bæredygtighed af følgende faktorer:

Indkøb af råmaterialer:

Valg af vedvarende materialer til fremstilling af PPS kan også bidrage til at reducere udledningen af drivhusgasser og forbedre effektiviteten.

Holdbarhed:

PPS slides ikke af varme og kemikalier, og derfor holder det længere, da det ikke slides det meste af tiden, og udskiftning er sjælden.

Muligheder for genbrug: Polyphenylensulfid kan genbruges på følgende måder:

• Mekanisk genbrug: Processer som fræsning eller hakning.
• Kemisk genbrug: Der tages sådanne skridt som depolymerisering eller andre lignende skridt.

Selvom PPS har et højt smeltepunkt og er kemisk inert, hvilket udgør en hindring for genbrug, har der været en konstant udvikling i genbrugsindustrien for post-consumer plast, som har investeret i faciliteter til genbrug af PPS og andre lignende termohærdende polymerer, hvilket betyder, at det understøtter en cirkulær økonomi.

Letvægtsfunktioner

Den mest typiske eller foretrukne anvendelse af PPS er som erstatning for metaller, da det er let og ikke ætsende over for salte og bilvæsker. Det kan samle flere segmenter af høj kompleksitet korrekt for at imødekomme flere funktioner.

Certificeringer og sikkerhedsovervejelser

PPS-produkter, der er fremstillet af materialer, som er blevet genanvendt og/eller produceret af biomasse, og som er ISCC+-certificerede, anses for at være bæredygtige. De er ikke særlig farlige for mennesker og miljø, men der bør udvises forsigtighed for at minimere de risici, der er forbundet med dem.

Fordele ved sprøjtestøbning med PPS

Brugen af sprøjtestøbning med polyphenylensulfid (PPS) har mange fordele, så det foretrækkes til fremstilling af højtydende dele.

Overlegen mekanisk styrke

PPS har flere fremragende egenskaber som materiale med hensyn til dets mekaniske egenskaber, herunder trækstyrke, bøjningsstyrke og slagstyrke. Disse egenskaber gør det muligt for PPS-komponenter at klare svære forhold, hvor materialestyrke er af afgørende betydning.

Enestående termisk stabilitet

En af de vigtigste egenskaber ved PPS er dens varmebestandighed: Denne plast går ikke i opløsning, mister sin styrke og elasticitet eller bliver skæv, hvis den udsættes for høje temperaturer i en længere periode. På grund af sin termiske stabilitet er det velegnet til brug i områder, hvor der produceres varme.

Fremragende kemisk modstandsdygtighed

PPS ser ud til at være meget immun over for flere kemikalier, herunder syrer, baser, opløsningsmidler og kulbrinter. Denne egenskab gør det velegnet til brug i vanskelige kemiske anvendelser.

Konsistent dimensionel stabilitet

PPS-dele kan heller ikke påvirkes af ændringer i form og størrelse ved temperaturændringer og kan derfor være velegnede til brug i applikationer, der kræver snævre tolerancer.

Letvægts-komposition

PPS har en relativt lavere massefylde end metaller og har samtidig en god mekanisk styrke og er derfor mere velegnet til anvendelser, hvor vægten er en afgørende faktor.

Ulemper ved sprøjtestøbning af PPS-plast

Det er dog vigtigt at tage højde for følgende begrænsninger ved PPS i sprøjtestøbningsprocessen. Disse faktorer skal vurderes for bedre at forstå, om de er egnede til netop din brug.

Højere omkostninger

PPS-harpikser er forholdsvis dyre sammenlignet med mange andre termoplaster, og det er en faktor, der kan gøre de samlede omkostninger ved at bruge PPS høje i storskalaproduktion eller på projekter, der er følsomme over for omkostninger.

Slibende egenskaber

Den store mængde fyldstof, der bruges til at forbedre de mekaniske egenskaber ved PPS, påvirker sliddet på sprøjtestøbeudstyret. Det kan igen medføre slitage på skruer, tønder og forme, før deres levetid er udløbet.

Begrænset udvalg af farver

Korrekt fremstillet PPS er generelt sort eller mørkebrun, hvilket begrænser mulighederne for lyse eller lysere nuancer i de færdige produkter.

Iboende skørhed

Selvom PPS kan være lidt skørt, er det ikke et enormt stort problem og kan afbalanceres ved hjælp af fibre og forstærkninger. Men disse tilsætningsstoffer kan også ændre materialets egenskaber, hvilket vil påvirke styrken, overfladefinishen, dimensionsstabiliteten og prisen på produktet.

Konklusion

Afslutningsvis kan det bemærkes, at sprøjtestøbning med PPS giver flere fordele, især når det drejer sig om højtydende dele med høj mekanisk belastning, varme og kemisk resistens. Man er dog nødt til at tage højde for de højere omkostninger og nogle af de iboende begrænsninger i tilgangen afhængigt af projekternes specifikationer. Ved at sammenligne disse faktorer kan producenterne træffe de rigtige beslutninger om brugen af inS i deres applikationer for at opnå maksimal ydelse og pris.