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以巴斯夫為例談談三種聚砜（PSU）的性能介紹、加工成型和應用2018-07-25

－－－文章來源于網(wǎng)絡－－－

聚砜類塑料制品

聚砜最早出現(xiàn)于20世紀60年代，是分子主鏈中含有烴基-SO2-烴基的熱塑性樹脂；英文名Polysulfone（簡稱PSF或PSU）。聚砜有普通雙酚A型PSU（即通常所說的PSU）、聚苯砜和聚醚砜。與此對應，巴斯夫分別開發(fā)出了這三類物質(zhì)的衍生物：UItrason® S（雙酚A型聚砜）、UItrason® P（聚苯砜）和UItrason® E（聚醚砜）。

一.聚砜分子式對比及理論分析

1. 普通雙酚A型PSU的分子式：

砜基的共軛效應提供了抗氧化性和熱穩(wěn)定性；醚鏈改善了韌性，苯環(huán)保證了其力學強度與模量。

2. 聚苯砜PPSU的分子式：

聚苯砜主鏈上的苯環(huán)，提供了高的耐熱性和機械性能；醚鍵提供了優(yōu)良的流動性和加工性能。

3. 聚醚砜PESU的分子式：

醚基提供了柔順性及高流動性，砜基提供了耐熱型，亞苯基提供了剛性。

PSU顆粒

PSU是略帶琥珀色、非晶型透明或半透明聚合物，其力學性能優(yōu)異、剛性大、耐磨、高強度，即使在高溫下也保持優(yōu)良的機械性能是其突出的優(yōu)點；其范圍為為-100~150℃,，長期使用溫度為160℃，短期使用溫度為 190℃。另外，PSF還具有熱穩(wěn)定性高、耐水解、尺寸穩(wěn)定性好、成型收縮率小、無毒、耐輻射、耐燃、有熄性等優(yōu)良特性。

下表為這三種聚砜的性能比較：

表1：雙酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜的性能比較

二.雙酚A型聚砜

英文名:polysulfone

簡稱:PSU（PSF）

雙酚A型聚砜以雙酚A和4，4′－二氯二苯砜為原料，經(jīng)縮聚反應制備而成。雙酚A型聚砜可以看成是由異亞丙基、醚基、砜基和亞苯基連接起來的線性高分子聚合物。雙酚A型聚砜的硫原子是最高氧化態(tài)，分子中所有的鏈不易水解，耐酸、耐堿。溶于N,N-二甲基乙酰胺等極性溶劑中。

1.雙酚A型聚砜的性能分析

1）力學性能

雙酚A型聚砜具有優(yōu)異的力學性能，其拉伸強度和彎曲程度都高于一般的工程材料，在高溫條件下的力學性能保持率高，沖擊強度在-60~120 ℃范圍內(nèi)變化不大。

雙酚A型聚砜的主要缺點：抗疲勞性差，有內(nèi)應力開裂現(xiàn)象。

2）熱性能

雙酚A型聚砜具有優(yōu)異的耐熱性，如表1所示：

表1：雙酚A型聚砜熱性能

3）電性能

雙酚A型聚砜在寬廣的溫度和頻率范圍內(nèi)具有優(yōu)異的電性能，在水及潮濕的空氣中電性能變化很小。

4）耐化學藥品性

雙酚A型聚砜的化學穩(wěn)定性好，對無機酸、堿、鹽溶液都很穩(wěn)定，但其受某些極性有機溶劑如酮類、鹵代烴和芳香烴等作用會發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。

5）其他性能 

雙酚A型聚砜的耐輻射性能優(yōu)良，但耐候性和耐紫外線性較差；其吸水率為0.22%，成型收縮率為0.7%，尺寸穩(wěn)定性好，在濕熱的條件下其尺寸變化微小。

2.雙酚A型聚砜的成型加工性能

雙酚A型聚砜可采用注射、擠出、吹塑、旋轉(zhuǎn)等各種方法成型。具體加工性能表現(xiàn)為：

1）雙酚A型聚砜在成型過程中對剪切速率不敏感，粘度較高，熔融流動中的分子定向較低，易獲得均勻的制品，易進行規(guī)格和形狀的調(diào)整，適合于擠出成型加工異形制品。

2）雙酚A型原料在成型前必須充分干燥，否則制品表面會出現(xiàn)氣泡、銀絲現(xiàn)象。一般庫存的原料含濕率約0.3％，須干操到0.05％以下。下角料經(jīng)粉碎、干燥后可再生利用。

3）設(shè)計模具時應注意使熔融流動的阻力最小，采用高溫高壓注射成型時應使物料流程最短。注射嘴直徑應大于3mm，當制品尺寸達100mm時注射嘴直徑應大于4mm。

目前PSU主要用于電子、電氣方面。電子、電氣向小型、輕量、耐高溫方向發(fā)展，促進了PSU消費的增長。在汽車，航天、醫(yī)療、衛(wèi)生中PSU的需求量仍在保持穩(wěn)定增長的勢頭。

三．聚苯砜（聚苯醚砜）

英文名稱：ployarylsulphone

簡稱：PPSU

聚苯砜由雙芳環(huán)硫酰氯與芳環(huán)縮聚而成，其應用主要是電子電氣和汽車行業(yè)。

1.聚苯砜的性能分析

1）熱性能

耐熱性高：200℃以下機械性能不變，-150℃低溫下仍不脆裂；Tg為225℃，Td＞203℃。

2）機械性能

機械性能在熱塑性塑料中屬于比較優(yōu)秀的，如下表所示：

表2：聚苯砜的機械性能

3）難燃性

難燃，用厚0.5mm的試樣試驗，可達UL94V—0級標準；在強制燃燒時發(fā)煙量很少。

4）耐藥品性

對酸、堿等無機藥品及溶劑有優(yōu)良的耐藥品性；但溶于極強的有機溶劑如二氯乙烷、N—甲基吡咯烷酮。

5）電性能

優(yōu)異的電性能，在200℃下絕緣性能穩(wěn)定。

PPSU材質(zhì)嬰兒奶瓶

2.聚苯砜的加工性能

采用注射、擠出或壓縮成型技術(shù)加工成制品。但聚苯砜具有高的熔融粘度，需采用專用的加工設(shè)備。

四．聚醚砜（聚芳醚砜）

英文名稱：polyether sulfone

簡稱：PESU

聚醚砜顆粒

1.聚醚砜的性能分析

表3：聚醚砜的使用等溫度

2.聚醚砜的加工性能

采用注射成型、擠出成型、吹塑成型、壓縮成型或真空成型，高模溫有助于成型和減小成型引起的應力。

注射成型溫度:310～390℃

模溫:140～180℃

PESU是一種無定形樹脂，模收縮率很小，可加工成對容限要求高及薄壁的制品。

3.聚醚砜的應用領(lǐng)域

聚醚砜具有特有的設(shè)計性能：包括寬溫度范圍內(nèi)（－100～200℃）的高機械性能、高熱變形溫度及良好耐熱老化性能，長期使用溫度達 180℃，制品耐侯性好，阻燃及低煙密度性，良好電性能、透明等。

PESU濾芯

因此PESU制品大量應用于電氣電子、機械、醫(yī)療、食品及航空航天領(lǐng)域。

五.巴斯夫UItrason®系列的應用舉例

超濾膜組件

手持咖啡機

霧燈殼

不沾涂料

泵推進器（箭頭所示）

消防頭盔的面罩

碳纖維復合材料

中空纖維膜