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聚芳硫醚酚产品介绍及技术方案的选择.pdf
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1、 32 工业、生产2023年第10期聚芳硫醚砜树脂是一种含硫特种工程材料,是美国菲利普石油公司于1988年研发成功的一种热塑性无定型耐高温含硫树脂。此树脂具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃性能,并且有极好的尺寸稳定性、电性能等特点。聚芳硫醚砜树脂就是将聚芳硫醚分子结构中的芳基换成二芳砜基,是有二芳砜基和硫醚键交错排列形成的高分子结构单元。最简单的聚芳硫醚砜就是聚苯硫醚砜,聚苯硫醚砜树脂外观为疏松的粉末。芳环、砜基、硫醚键的共同作用,使得高分子链间的相互作用增加,使其成为了一种玻璃化转变温度更高的非结晶性高分子材料。此树脂具有密度小、强度高、抗冲击、抗挠曲性能优异、电绝缘性能优异等特点。1
2、性能介绍聚芳硫醚砜树脂耐大多数酸、碱、盐卤代烃等有机溶剂,在二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、六甲基磷酰三胺等少数极性溶剂中溶解,其耐溶剂腐蚀性性能优于其他非晶性聚合物如聚砜、聚碳酸酯。聚芳硫醚砜树脂,具有较高的玻璃化温度(Tg=215226),热分解温度480,表现出较好的热稳定性。其属于非结晶性含硫高分子材料,力学性能和加工性能较好,柔韧性相对于聚醚砜、聚砜稍差,耐腐蚀性远远优于聚砜、聚碳酸酯等。其耐高温性能很好,在氮气氛中254可以使用十年以上,在空气氛中使用时,其表面会和空气发生热氧化交联,形成致密保护层,阻止内部的氧化降解,因此保持十年使用寿命的上限温度更高。2 应用领
3、域聚芳硫醚砜树脂在很多复合材料的加工与应用领域具有广泛的应用。2.1 聚芳硫醚砜塑料合金聚芳硫醚砜树脂,属于非结晶性高聚物,相容性好,可以形成不同性能的含硫聚合物合金,通过调整不同的比例,可以满足不同应用领域对塑料合金不同的性能要求。在聚芳硫醚砜中加入适量的聚芳硫醚树脂,可以降低聚芳硫醚砜的玻璃化转变温度,聚芳硫醚在合金加工过程相当于内塑化剂,一方面提高了合金的加工性能,另一方面也提高了合金材料的抗冲击性能。除聚芳硫醚外,聚芳硫醚砜还可以和聚酰胺、聚酯等形成塑料合金,制得具有适度阻燃、优良耐腐蚀性能、耐高温性能、和较好力学性能的合金材料。2.2 填充增强复合材料聚芳硫醚砜树脂,可以通过填充玻纤
4、、聚酯纤维、聚酰胺纤维、碳纤维、石墨、二氧化钛、聚芳硫醚酚产品介绍及技术方案的选择李雅静 娄哲翔中国化学赛鼎宁波工程有限公司 浙江 宁波 315040摘要:聚芳硫醚砜是一种新型的含硫特种工程材料,因其优异的耐高温、腐蚀、辐射、阻燃等性能,被广泛应用于复合材料。聚芳硫醚砜的技术方案有无水硫化钠合成法、结晶硫化钠合成法、硫氢化钠法、聚芳硫醚氧化法、单体缩聚法。本文对工艺技术路线进行比较,以确定合适的生产技术路线。关键词:聚芳硫醚砜 硫化钠法 硫氢化钠法 聚芳硫醚氧化法 单体缩聚法P r o d u c t i n t r o d u c t i o n o f p o l y a r y l t
5、h i o e t h e r p h e n o l a n d s e l e c t i o n o f t e c h n i c a l s c h e meL i Y a j i n g ,L o u Z h e x i a n gChina Chemical Saiding Ningbo Engineering Co.,LTD,Ningbo315040Abstract:Polyarylthioether sulfone is a new kind of special engineering material containing sulfur.It is widely used
6、 in composite materials because of its excellent high temperature resistance,corrosion,radiation and flame retardant properties.The technical scheme of polyarylthioether sulfone has no water sodium sulfide synthesis method,crystal sodium sulfide synthesis method,sodium hydrosulfide method,polyarylth
7、ioether oxidation method,monomer condensation method.In this paper,the process technology routes are compared to determine the appropriate production technology routes.Keywords:Polyarylthioether sulfone;Sodium sulfide process;Sodium hydrosulfide process;Polyaryl sulfide oxidation method;Monomer poly
8、condensation method 33 2023年第10期工业、生产二氧化硅、碳酸钙、滑石粉等填料,进行加工改性,得到具有优异力学性能并且耐高温的复合材料。在填充改性中加入一定量的环硅氧烷偶联剂等,不仅可以提高复合材料的拉伸强度、抗冲击强度、抗绕曲强度,而且可以赋予材料更好的电绝缘性能、耐水解性能、以及耐高温和耐水解性能。2.3 聚芳硫醚砜膜聚芳硫醚砜树脂具有优异的分离特性,可以加工成超滤膜。聚芳硫醚砜超滤膜,相比于其他类型的超滤膜,有以下性能:(1)耐溶解性。除极少数极性溶剂可以溶解聚芳硫醚砜外,其他大多数溶剂不溶解聚芳硫醚砜。同时聚芳硫醚砜也不溶于酸、碱、电解质溶液、卤代烃等,因此聚
9、芳硫醚砜超滤膜应用广泛。(2)耐高温性。聚芳硫醚砜具有优异的耐高温性能,在氮气氛中稳定使用十年的温度上限为245,在空气中稳定使用十年的温度上限更高。(3)低溶解吸收率。聚芳硫醚砜树脂利用聚芳硫醚砜/溶剂/非溶剂制膜体系,可以获得良好应用性能的聚芳硫醚砜膜,此种膜不仅具有足够的强度和柔韧性,还具有耐高温、耐热氧化性能。在-100150温度范围内长期使用,抗蠕变性能优良,耐无机酸、碱、电解质溶液腐蚀,同时具有较好的耐离子辐射性、电绝缘性、难燃与自熄性。聚芳硫醚砜薄膜具有极好的分离性能,使得具有较大的发展空间。聚芳硫醚砜膜主要用于离子交换、电化学电池隔膜、渗透膜、燃料电池、微滤、超滤、反渗透、电渗
10、析、电解反应器隔膜、膜生物反应器、膜催化剂等工业过程。利用聚芳硫醚砜树脂高绝缘性能和低介电损耗,以及聚芳硫醚砜可以溶于部分极性溶剂的特点,采用溶液浇注法和热成型法制备致密的F级聚芳硫醚砜绝缘膜,满足计算机等需要高温环境下使用的电子电气的绝缘性要求。3 工艺技术介绍聚芳硫醚砜树脂有以下工艺合成路线:3.1 无水硫化钠法该工艺利用无水硫化钠和4,4-二氯二芳砜在有机溶剂中合成聚芳硫醚砜树脂。该工艺又分高压法和低压法工艺技术。缩合反应反应过程使用的溶剂主要有N-甲基吡咯烷酮、六次甲基磷酸酰胺、或者二甲基乙酰胺。常压法工艺:在常压下以4,4-二氯二芳砜和无水硫化钠为主要原料,以六甲基磷酸酰胺和二甲基乙
11、酰胺构成的混合溶剂,以芳香羧酸盐为催化剂进行缩合反应。然后对聚合物得到的缩合料浆进行调酸、加水沉降,过滤洗涤,有机溶剂抽提精制,然后干燥得到聚芳硫醚砜树脂。常压法工艺由于反应温度相对较低、无水硫化钠含有杂质且容易分解、缩合反应体系传质传热困难,工艺稳定性差,聚芳硫醚砜分子量低,不具有使用价值。高压法工艺:相对于常压法而言,高压釜采用的溶剂主要以N-甲基吡咯烷酮为主,控制缩合反应温度、压力、反应时间进行反应;同时采用羧酸盐催化剂催化缩合反应,得到的聚芳硫醚砜树脂分子量有所提高,但是由于无水硫化钠的质量难以保证,工艺稳定性差。3.2 结晶硫化钠法该工艺以含有结晶水的硫化钠为硫源化合物,以4,4-二
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