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接插件最理想的高性能工程塑料--聚苯硫醚

时间: 2011-07-07 15:01 来源: 作者: 点击:
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,一般常用的工程远远不能适应新时代、新技术的要求。因此高性能,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一般的成型收缩率见下表:

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:

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

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。(end)

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