常用塑料性能介绍--聚砜（PSU、PSF） 2007-10-20 16:35
聚砜（PSU、PSF）的介绍
聚砜(PSU)Polysulphone 玻璃化温度：185℃
聚砜（PSU）是一类在分子主链上含有砜基的芳香族非结晶高性能的热塑性工程塑料。分为透明、不透明和填充品级3种规格。由于聚砜的主链为苯环，通过醚、砜、异丙基等基“铰链“联接而成，因此兼有聚芳砜的刚性、耐热性及聚芳醚的柔性。PSU是透明、水解稳定的塑料，尺寸稳定性好，在室温下具有良好的形变稳定性；加热形变温度为175℃，具有突出的热稳定性，长期使用温度为160℃，短期使用温度为190℃，能在-100℃～+150℃范围内保持良好的性能。PSU具有优良的力学性能，拉伸强度为70～75MPa，弯曲模量2680MPa，并具有突出的长期耐蠕变性，在长期时间使用过程中机械性能仍能保持不变。PSU还具有优异的介电性能，即使放置在水中或190℃下仍能保持很高的介电性能，在150℃下长时间热老化时，其物理性能和电性能变化甚小，且耐蒸汽性能优良，它的寿命在145℃蒸汽下至少为12年，同时在宽的温度和频率范围内保持良好的电性性能，其耐燃性能满足更严格的安全要求，在耐辐射性方面为塑料的最佳品种。PSU易于加工成型、能达到精密的公差，除浓硝酸、浓硫酸外，对其他酸、碱、醇、脂肪烃等化学物品稳定。
PSF的分子结构式如下图：
PSU的制备方法：工业上，PSU的制备方法是先由氯苯与氯磺酸反应制成对氯苯磺酰氯，再与氯苯在三氯化铝催化下缩合成4，4‘-二氯二苯砜。接着与由双酚A和氢氧化钠在二甲基亚砜等溶剂存在下反应生成的双酚A钠盐反应缩聚成PSU。
PSU的应用状况：PSU的应用十分广泛，在电子电气领域，PSU可用于制作各种接触器、接插件、变压器绝缘件、可控硅帽、绝缘套管、线圈骨架、接线柱和集电环等电气零件，印刷电路板、轴套、罩、TV系统零件、电容器薄膜、电刷座、碱性蓄电池盒等；在汽车、航空领域，PSU可用于制作防护罩元件、电动齿轮、蓄电池盖、雷管、电子发火装置元件、灯具部件、飞机内部配件和飞机外部零件、宇航器外部防护罩等。还可用于PSU制作照明器档板、电传动装置、传感器等，世界市场上用来制作机舱部件的聚砜类聚合物需求在继续增长，主要是由于这类聚合物燃烧时释放的热量少、产生的烟雾少，有毒气体扩散量少，完全符合安全规定的使用要求；在厨房用品市场上，PSU可代替玻璃及不锈钢制品用于制造蒸汽餐盘、咖啡盛器、微波烹调器、牛奶及农产品盛器，蛋炊具及挤奶器部件、饮料和食品分配器等产品。PSU为无毒制品，可制成反复与食品接触的用具。PSU作为透明新材料，耐热水、水解稳定性优于其他任何一种热塑性塑料，故可用于制作咖啡壶等。用PSU制作的连接管，用于玻纤或玻纤增强的聚酯砌面，管外层强度高，管内层耐化学品，较钢管轻，且透明，便于临控，常用于食品工业和制作强光灯的灯盏；在卫生及医疗器械方面，PSU可用于制作外科手术盘、喷雾器、加湿器、接触透镜夹具、流量控制器、器械罩、牙科器械、液体容器、起搏器、呼吸器和实验室器械等。PSU用于制作各种医疗制品较玻璃制品成本低，而且不易破裂，故可用于仪器外壳，齿科仪器，心瓣盒，刀片清理系统，软接触镜片的成型盒，微型过滤器，渗析膜等。PSU还可用于镶牙，其粘接强度比丙烯酸高一倍；在日用品方面，PSU可用于制作加湿器、吹风机、服装汽蒸、照相机盒，放映机元器件等耐热、耐水解产品。经0.4～1.6MGy辐射和良好干燥过的PSU粒料，在310℃和模温170℃下很容易注塑成型，适用于层压材料的粘合剂，所有带硅烷的聚砜如PSU-SR、PKXR等均可作为粘合剂，用于上浆玻纤和石墨纤维制作复合材料，用石墨织物增强的带硅烷基的PSU，可制作升降舵等飞机部件。PSU在加上固体润滑剂聚四氟乙烯后，可增加耐磨性和物理机械性能，也应用于制备耐磨性涂料；除此之外，PSU还可制造各种化工加工设备（如泵外罩、塔外保护层等）、食品加工设备、污染控制设备、奶制品加工设备及工程、建筑、化工用管道等。
PSU开发利用前景：目前PSU主要用于电子、电气方面。电子、电气向小型、轻量、耐高温方向发展，促进了PSU消费的增长。在汽车，航天、医疗、卫生中PSU的需求量仍在保持稳定增长的势头。美国1997年消耗砜树脂近1330吨，绝大部分为PSU，年需求增长率为8%～10%，其消费分配为电子、电气占35%，食品、日用品占25%，汽车、航空等占15%，医疗占12%，工业占4%，其他占9%；西欧1997年PSU的消费量为2500吨，其用途分配为电子、电气占46%，汽车、航空占28%，医疗设备占10%，工业占10%，其他占6%。西欧对PSU的年消费增长率为14%～17%，到2000年，需求量可达近4000吨；日本1997年PSU的消费量为950吨，年均增长率为7%～8%，到2000年需求量将达到约1200吨。日本在光学应用领域内，在透镜生产中，PSU已取代PMMA和PC，这些光学传感器可用于自动控制器内，已形成市场规模。此外，在保险盒的应用中，也消耗掉100吨PSU树脂。目前我国PSU的生产能力不足700吨/年，产量约400吨/年，生产厂家主要有上海曙光化工厂（300吨/年）、大连第一塑料厂（200吨/年）和吉林大学（200吨/年）等，大多处于中试生产规模，产量难以满足国内市场的需求，还需靠进口来弥补；另外产品在质量上同国外相比也有很大差距。国内在食品、卫生、医疗等领域内的应用开发工作仅处于初始阶段，改性合金产品还有待于进一步开发。因此发展聚砜产品将会大有可为，开发利用前景广阔。
聚砜（PSF)介绍
聚砜是分子主链中含有链节的热塑性树脂，英文名Polysalfone（简称PSF或PSU）有普通双酚A型PSF（即通常所说的PSF），聚芳砜和聚醚砜二种。
PSF是略带琥珀色非晶型透明或半透明聚合物，力学性能优异，刚性大，耐磨、高强度，即使在高温下也保持优良的机械性能是其突出的优点，其范围为为-100～150℃，长期使用温度为160℃，短期使用温度为 190℃，热稳定性高，耐水解，尺寸稳定性好，成型收缩率小，无毒，耐辐射，耐燃，有熄性。在宽广的温度和频率范围内有优良的电性能。化学稳定性好，除浓硝酸、浓硫酸、卤代烃外，能耐一般酸、碱、盐、在酮，酯中溶胀。耐紫外线和耐候性较差。耐疲劳强度差是主要缺点。
PSF成型前要预干燥至水份含量小于0.05%。PSF可进行注塑、模压、挤出、热成型、吹塑等成型加工，熔体粘度高，控制粘度是加工关键，加工后宜进行热处理，消除内应力。
PSF可做成精密尺寸制品。主要用于电子电气、食品和日用品、汽车用、航空、医疗和一般工业等部门，制作各种接触器、接插件、变压器绝缘件、可控硅帽，绝缘套管、线圈骨架、接线柱，印刷电路板、轴套、罩、电视系统零件、电容器薄膜，电刷座，碱性蓄电池盒、电线电缆包覆。
PSF还可做防护罩元件、电动齿轮、蓄电池盖、飞机内外部零配件、宇航器外部防护罩，照相器档板，灯具部件、传感器。代替玻璃和不锈钢做蒸汽餐盘，咖啡盛器，微波烹调器、牛奶盛器、挤奶器部件、饮料和食品分配器。卫生及医疗器械方面有外科手术盘、喷雾器、加湿器、牙科器械、流量控制器、起槽器和实验室器械，还可用于镶牙，粘接强度高，还可做化工设备（泵外罩、塔外保护层、耐酸喷嘴、管道、阀门容器）、食品加工设备，奶制品加工设备、环保控制传染设备。
聚芳砜（PASF）和聚醚砜（PES）耐热性更好，在高温下仍保持优良机械性能。
聚砜—新世纪的塑料新星 【2003-2-27】
聚砜（PSF）因具有优异的物理机械和热性能、耐高温蠕变、耐水解、无毒、电绝缘性好及耐紫外线，并且其产品质轻、成本低，不但能取代各种塑料，也可代替金属，能用注射、挤出、模压等通用的方法进行加工，在电子、机械、仪表、医疗器械、航空、汽车等领域内已经获得了广泛的应用，并保持稳定的增长势头。
电子电气领域：电子电气目前是PSF的消费大户，电子电气向小型、轻量、耐高温方向发展，促进了PSF消费的增长。PSF可用于制作各种接触器、接触件、变压器绝缘件、可控硅帽、绝缘套管、线圈骨架、接线柱和电环等电气零件、印刷电路板、轴套、罩、影视系统零件、电容器薄膜、电刷座、碱性蓄电池盒等。
汽车、航空领域：在航空航天和汽车制造领域，PSF适用于制作防护罩元件、电动齿轮、蓄电池盖、雷管、电子发火装置元件、灯具部件、飞机内部配件和飞机外部零件、宇航器外部防护罩等。此外，PSF还可以制作照明器挡板、电传动装置、传感器。在世界范围内，用来制作机舱部件的聚砜类聚合物需求在不断增长，主要是由于这类聚合物燃烧时释放的热量少，产生的烟雾少，有毒气体扩散量少，完全符合安全的使用要求。
炊具、食品加工机械：PSF为美国FDA确认的无毒制品，可制成反复与食物接触的用具。PSF作为透明新材料，耐热水、水解稳定性优于其他热塑性塑料，可代替玻璃及不锈钢制品，能达到需要的性能标准。
在厨房用品市场上，PSF产品有蒸汽餐盘、咖啡盛器、微波烹调器、牛奶及农产品盛器、蛋炊具及挤奶器部件、饮料和食品分配器等。在食品包装方面，PSF可用于各种容器内器皿，利用其透微波性好的特点来制作微波器皿。此外，PSF还可用作连接管，管的外层强度高，内层耐化学品，较钢管轻且透明，便于临控，常用于食品工业和制作强光灯的灯罩。
在卫生、医疗领域，PSF完全符合卫生要求，能经得起130℃蒸汽反复消毒，用于卫生医疗器械可代替不锈钢、铝等以降低成本。可用PSF制作的医疗器械有：外科手术盘、喷雾器、加湿器、接触透镜夹具、流量控制器、器械罩、牙科器械、起博器、呼吸器等。用PSF制作的医疗制品较玻璃制品成本低、而且不易破裂，故用于仪器外壳、齿科仪器、心瓣盒、刀片清理系统、软接触镜片的成型盒、微型过滤器、透析膜等。还可用于镶牙，其强度比聚丙烯酸酯高一倍。
日用品应用领域：用PSF制作的日用品主要为耐热耐水解的产品，有加湿器、蒸汽熨斗、照相机盒、放映机元件等。
粘合剂、涂料：所有带硅烷的聚砜均可作为粘合剂。用于上浆玻纤和石墨纤维，制作复合材料。用石墨织物增强的带硅烷基的PSF可制作升降舵等飞机部件。PSF和固体润滑剂聚四氟乙烯并用，可制作耐磨性涂料。
工业应用领域PSF还可以制造各种化工加工设备，有泵外罩、塔外保护层、食品加工设备、污染控制设备、奶制品加工设备及工程、建筑、化工用管道等。
美国对PSF的年需求增长率为8％～10％、西欧对PSF的年需求增长率为14％～17％、日本对PSF的年需求增长率为7％～8％PSF。聚砜在国际市场上供不应求，美国、西欧、日本均需进口。在国内，食品、卫生、医疗等领域内的应用与开发尚处于初始阶段，从发展趋势来看，对PSF的需求将会持续稳定增长。
聚砜类树脂简介
聚砜类树脂是20世纪60年代中期以后出现的一类热塑性工程塑料，是一类主链上含有砜荃和芳核的非结晶性热塑性工程塑料。按其化学结构可分为脂族聚砜和芳族聚砜。脂族聚砜不耐碱，不耐热，无实用价值，而芳族聚砜中的双酚A聚砜及其改性产品--非双酚A的聚芳砜，以及聚醚砜，则有较广泛的用途，是业已商业化生产的高分子量聚砜树脂。双酚A聚砜树脂是美国联碳公司（UCC）于1965年开发成功的，商品名为Udel polysuifone；聚芳砜是美国3M公司在1967年开发成功的，商品名为Astrel；聚醚砜由英国卜内门公司（ICI）于1972年开发成功的，商品名为Victrex。聚砜类树脂结构中的氧都具有高度共振二芳基砜集团，硫原子处于完全氧化状态，砜基的高共振使聚砜类树脂具有极其出色的耐氧化性能和耐热性能，具有出色的熔融稳定性，这些都是高温模塑和挤出成型必须具备的加工性能。
聚砜
聚砜（PSF）是一种透明、耐高温、极稳定的高性能热塑性工程塑料。它具有无定形性、低燃烧性、冒烟性小，在将近玻璃化转变温度374°F时仍保持很好的介电性能。这些性质主要是由聚砜的分子结构中二芳砜基团决定的。这种基团有从苯环上吸电子的趋势。砜基团的对位氧原子共振并且产生抗氧化性。高共振也使键有所增强，使基团形成平面结构。因此在高温条件下，该聚合物具有很好的热稳定性和刚度。醚键使分子链具有柔曲性，所以具有很好的冲击强度。因为连接苯环的键具有水解稳定性，所以聚机不易水解并且耐酸、碱溶液。
聚砜（PSF）可通过一般的热塑性塑料加工设备进行加工，但需在高温条件下。在注塑、挤出、热成型前，必须对之进行干燥。
聚砜（PSF）的性能：
聚砜耐酸、碱、盐溶液并且耐洗涤剂、油以及醇类，甚至在有压力高温条件下也行。它不耐于极性溶剂如酮、卤代烃以及芳烃。
聚砜可以在300°F蒸汽中连续使用。在180°F水中，最大承受压力为13.8MPa（静态负荷）和 17.2 MPa(间歇负荷)。为保持长期透明性和抗冲击性不变，于180°F水中，其最大承受压力为3.5MP（静态负荷）、6.9MPa（间歇负荷）。水温度越低，其承受压力越高：例如在72°F时，最大承受压力为20.7MPa（静态负荷）、24.7MPa（间歇负荷）。在室温20.7MPa压力下，经过10000h，聚砜的蠕变（应变）只有1％。在210°F、2.07MPa的应力下，经过1年后，总应变仍低于2％。在300°F长期使用后，聚砜的强度和模量增加10％，绝缘强度保持90％，抗冲击强度保持70％。聚砜的拉伸冲击强度可达200ft．lb/in2。当暴露在高温下的开始几个月中，如300°F会产生退火效应而可降低其30％的性能值。但这些性质在两年测试期中保持恒定。
美国保险商协会实验室定出聚砜可在320°F下连续使用。由于它的玻璃化转变温度（Tg）为374°F，所以它在间歇使用时可承受更高的温度。Amoco公司Udel牌的聚砜已被美国食品和药物管局（FDA）认可并且应用于食品行业，一次或多次应用。
聚砜具有很好的综合电性能：尽管介电常数和损耗因素很低，但仍具有高介电强度和体积电阻率。并且可以在很广的温度和频率（甚至微波频率）范围内保持恒定不变。
聚砜可以进行镍和铜的化学电镀并具有20 lb/in的粘结强度。
聚砜的品级：聚砚的注塑级、挤塑级中都有透明和不透明产品。还有特殊的医用级可符合美国药典 XIX Class VI的要求。
聚砜的应用
聚砜广泛应用于需要灭菌的医用设备部件。
聚砜在食品加工设备中的应用包括：蒸汽平锅、咖啡滤器、制咖啡机具、挤奶机具、钳子、刮刀片和管子。
聚砜在管道应用中可代替金属，包括阀门组件和管道配件。它具有耐氯气、防腐蚀等的优点。
聚砜可用于许多半透膜，如肾透析。反渗透和超滤等。
电子、电器应用包括连接器、熔断器。电池壳体、开关、电容器膜以及集成电路板。
在化学加工设备应用中，如用于泵。滤板、塔填料和防腐管材。
聚砜的成型加工性能
聚砜可采用注射、挤出、吹塑、旋转等各种方法成型。通用级、熔化流动级适用于注射、挤出成型；高分子量的型号可采用吹塑、挤出成型。树脂本身呈透明琥珀色并可以着色。也可与玻璃纤维、无机填料、碳纤维以及氟塑料制成复合物。
聚砜在成型过程中对剪切速率不敏感，粘度较高，熔融流动中的分子定向较低，易获得均匀的制品，易进行规格和形状的调整，适合于挤出成型加工异形制品。
1．聚砚的流动性：在当剪切速率较低时，低密度聚乙烯与聚苯乙烯的熔融粘度要高于聚砜和聚碳酸酯。但随着剪切速率增加，由于流动方向的定向度降低，LDPE和PS的熔融核度急剧下降，而PC和PSF的变化不大。在高温时粘度都较低。在成型加工时可以调整螺筒与棋具的温度来控制其流动性。PSF的粘度—温度曲线的斜率与PC一致，故挤出机、注射机和模具若采用与PC相同的成型设备，便可获得较好的PSF制品。
2．原料干燥：PSF原料在成型前必须充分干燥，否则制品表面会出现气泡、银丝现象。一般库存的原料含湿率约0.3％，须干操到0.05％以下。下角料经粉碎、干燥后可再生利用。
3．成型加工
4．模具：设计模具时应注意使熔融流动的阻力最小，采用高温高压注射成型时应使物料流程最短。注射嘴直径应大于3mm，当制品尺寸达100mm时注射嘴直径应大于4mm。
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