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          特种工程塑料PPS和PEEK的独特性能

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          本文来源 | 工程塑料应用

           

          近年来,特种工程塑料的应用已经逐渐从之前的军工和航空航天领域延伸到了越来越多的民用领域,例如汽车,装备制造,高端消费品等。其中,聚苯硫醚(PPS)和聚醚醚酮(PEEK)是发展比较迅速、应用领域范围较广的两种特种工程塑料。PEEK在强度、韧性、最高工作温度等方面都较PPS更优异,在耐高温方面,PEEK的耐温性比PPS高出约50℃。而另一方面,PPS相对明显的成本优势和更好的加工性能使其应用范围更加广泛。

           

          01  PPS

          PPS是结晶型(结晶度55%-65%)的高刚性白色粉末聚合物,耐热性高(长期使用温度为200℃-220℃,短期可承受260℃的高温),是一种机械强度、刚性、难燃性、耐化学药品性、电气特性、尺寸稳定性都优良的树脂,耐磨、抗蠕变性优、阻燃性优,有自熄性。高温、高湿下仍保持良好的电性能。流动性好,易成型,成型时几乎没有缩孔凹斑。与各种无机填料有良好的亲和性。它的开发缩短了标准热塑性塑料材料(例如PA、POM、PET……)与高级工程塑料之间的差别。

           

          PPS具有以下明显的性能优势:

           

          (1)本征阻燃

          与PC和PA不同,PPS纯树脂及其玻纤/矿粉填充的复合材料在不添加任何阻燃剂的情况下,可以轻松达到V-0@0.8mm甚至更薄厚度的V-0阻燃级别。虽然PC和PA有着比PPS更便宜的价格和更好的力学强度(尤其是冲击强度),但是添加了无卤阻燃配方(V-0@0.8mm级别)的PC和PA复合材料的成本却会大幅上升,很多时候甚至高于具有同等力学强度的PPS材料。

           

          (2)超高流动性

          在笔记本盖板应用领域,这个优势相对PC更加明显。新一代超薄笔记本前盖板(厚度0.8-1mm)对于弯曲模量的要求往往高达15000 – 17000 MPa(ASTM标准)。但是在3C行业严格的成本控制压力下,配方设计师往往被要求选用成本更低廉的玻纤,而不是碳纤作为增强填料。而对于PC及其合金而言,其较差的流动性决定了玻纤添加量的上限一般不宜超过40 % (弯曲模量只可以达到10000 MPa,ASTM标准)。更高的添加量除了会严重影响材料的流动性造成加工困难外,还会产生表面浮纤,翘曲严重,力学性能变差等问题。而对于半结晶性的PPS而言,其非常高的流动性可以允许玻纤填充量轻松超过50 %,同时在高温熔融共混挤出的过程中,PPS相较于PC更低的粘度可以使玻纤经受较低程度的剪切和挤压,从而在最终注塑成型的制品中具有更长的保留长度,达到进一步提升模量的效果。

           

          (3)超低吸水率

          这个优势主要是针对PA而言。就流动性而言,高填充的PA和PPS不相上下;而对于力学性能,同等填充量的PA复合材料还要更占优势。但是除了无卤阻燃的限制外,另一个制约PA应用的因素就是其较高的吸水率:相比高温尼龙PA6T 0.6%-1%的吸水率,PPS 0.03%的吸水率几乎可以忽略不计。由此带来的结果是PPS制品由于吸水变形而产生的产品不良率要比同等条件下的PA制品低得多。

           

          (4)独特的金属质感和更高表面硬度

          PPS注塑制件跌落桌面时,会发出PPS所独有的非常清脆的碰撞声。通过特制模具和合理模温的搭配,PPS注塑制件在人手的触碰下也会发出类似碰撞金属的声音,其表面也会如镜面般光滑,有着金属般的光泽。

           

          02 PEEK

          PEEK是一种综合性能优良的特种工程塑料,具有优良的耐热性能、耐化学腐蚀性能、耐辐射性能、电性能、阻燃性能等。其分子链是由苯环和相连的酮基、醚基构成的一种聚合物,由苯环保证了PEEK材料具有很好的刚性,由醚键保证了PEEK具有很好的韧性,所以说,PEEK是韧性与刚性兼备的一款综合性的材料。

           

          PEEK具有如下突出的性能:

           

          (1)极高的耐热性。可在250°C长期使用,瞬间使用温度可达300°C,在400°C短时间内几乎不分解。

           

          (2)优良的力学性能及尺寸稳定性。PEEK在高温下能保持较高的强度,200°C时的弯曲强度仍可达24 MPa, 250°C时的弯曲强度和压缩强度可达12~13 MPa,特别适于制造在高温下能连续工作的构件。PEEK的刚性高、尺寸稳定性好及线胀系数小,非常接近于金属铝。另外, PEEK还具有良好的耐蠕变性能,可以在使用期内承受极大的应力,不会因时间的延长而产生明显延伸。

           

          (3)优良的耐化学药品性。即使在高温下PEEK也能很好地抵抗大多数化学物质的腐蚀,耐腐蚀性与镍钢相近。在通常情况下唯一能溶解PEEK的是浓硫酸。

           

          (4)耐水解性能好。可以抵御水或高压水蒸气产生的化学破坏。在高温和高压条件下,PEEK构件可在水环境中连续工作而仍能保持良好的力学性能。如在100°C的水中连续浸泡200天,强度几乎保持不变。

           

          (5)阻燃性能好。可达到UL 94 V-0级,有自熄性,在火焰条件下释放的烟和有毒气体少。

           

          (6)电性能好。在很宽的频率和温度范围内,PEEK可保持电性能不变。

           

          (7)耐辐射能力强。PEEK具有非常稳定的化学结构,在高剂量电离辐射下PEEK部件也可以正常工作。

           

          (8)韧性好。对交变应力的耐疲劳性是所有塑料中最出众的,可与合金材料相媲美。

           

          (9)优良的耐摩擦和耐磨损性能。可在250°C保持很高的耐磨性和低的摩擦系数。

           

          (10)加工性能好。易于挤出和注塑,且成型效率高。

           

           



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