Полифениленсульфид

Схема строения молекулы полифениленсульфида

Полифениленсульфи́д, полипарафениленсульфид, ритон, ПФС — полимер линейного строения в молекуле которого чередуются бензольные кольца связанные в параположении с атомами серы.

Применяется для изготовления плёнок, нитей, волокнистых фильтров, как конструкционный материал.

Имеет высокую прочность, стоек к ударным нагрузкам и к растрескиванию.

Полифениленсульфид нетоксичен, имеет высокую стойкость к горюче-смазочным материалам и малое водопоглощение.

В отличие от других полимеров, материал отличается повышенной жесткостью, высокой прочностью и износостойкостью.

Изделия из полифениленсульфида способны длительно функционировать в условиях высоких температур и воздействия агрессивных сред при температуре до 235 °С.

Характерный внешний признак монолитных изделий изготовленных из полифениленсульфида — металлический звук при ударах по ним.

ИсторияПравить

 
Эдмондс и Хилл из Phillips Petroleum Company — разработчики методов промышленного получения полифениленсульфида

В 1888 г. Ш. Фридель и Д. М. Крафтс синтезировали полифениленсульфид, это было одним из самых ранних синтезов полимеров.

С 1940 г. начались попытки промышленного производства материала, но только в 1967 г. исследователи Эдмондс и Хилл из Phillips Petroleum Company разработали промышленный метод синтеза полимера из 1,4-дихлорбензола и сульфида натрия, с этого началась его широкая продажа.

В 1973 г. Chevron Phillips в Техасе открыл первый завод по его производству, продукту присвоили торговое наименование «ритон». Сейчас «ритоном» называют литьевой прессованный полифениленсульфид.

После истечения срока действия основных патентов на синтез полифениленсульфида в 1984 г. разными производителями во всем мире были построены новые заводы для его производства. Тогда же появились продукты с линейной цепной структурой молекул полимера, в отличие от ранее выпускавшихся модификаций с пространственно сшитыми молекулами.

ПолучениеПравить

Получают взаимодействием сульфида натрия с парадихлорбензолом:

 .

СвойстваПравить

ПФС — полукристаллический пластик с улучшенными свойствами. Связь ароматических ядер через атомы серы образует особенно химически инертные и стойкие полимеры, высокие механические свойства которых сохраняются даже при температурах, значительно превышающих 200 °C, допускает длительную эксплуатацию при температуре до 240 ° C, в зависимости от механической нагрузки, имеет низкую склонность к ползучести даже при высоких температурах

В течение короткого времени выдерживают механические нагрузки при температуре до 270 °С.

Другой выдающейся особенностью полимера является высокая химическая стойкость практически ко всем растворителям, многим кислотам и щелочам, а также к кислороду воздуха даже при высоких температурах.

Имеет очень низкое водопоглощение, хорошую стабильностью размеров и огнестойкость.

ПФС имеет отличные диэлектрические свойства, практически непроницаем для большинства жидкостей и газов.

В расплавленном состоянии имеет высокую текучесть долго, поэтому допускает изготовление сложных тонкостенных изделий в прессформах.

Выпускаются два основных типа ПФС: линейный и пространственно-сшитый. В то время как разветвленные полимерные цепи в сшитом PPS обратимо связаны через точки сшивания, цепи малоразветвленного линейного полимера присоединяются к высокоупорядоченной молекулярной сверхструктуре. Эти два типа структур влияют прежде всего на механические свойства. Так, линейный ПФС имеет более высокую прочность и удлинение при разрыве, чем сшитый.

ПФС хороший диэлектрик, но путём специальной химической обработки и легирования из него можно получить органический полупроводник[1].

ПрименениеПравить

Полифениленсульфид в основном используются для деталей с повышенными требованиями к механическим, электрическим, термическим свойствам и химической стойкости в агрессивных средах в электронике и транспортных средствах.

ПФС линейного строения может быть переработан в изделия компоненты с помощью выдувное формования, экструзии, литья под давлением. Около 80% изделий изготавливаются методом литьем под давлением. Сшитые типы ПФС менее технологичны и ограниченно поддаются литью под давлением и очень ограниченно экструдизии.

Вытягиванием из расплава могут быть получены вытянутые отдельные волокна, многоволоконные нити.

Впервые волокно из ПФС было изготовлено в 1973 г. компанией Philips Fibers.

раздувом расплавленного полимера можно получать штапельное волокно, поддающееся прядению, а также волокнистые нетканые материалы.

Ткани и волокнистые нетканые материалы обладают превосходной термостойкостью и могут использоваться длительно при температуре до 190 °C (кратковременно до 230 °C) без существенных повреждений. Волокно является огнестойким, самогасится после поджигания и плавится при 285 °C, имеет хорошую химическую стойкость, химически устойчив во всех неокисляющих кислотах до 200 °С. Однако он разрушается в сильных окислителях.

Благодаря низкому водопоглощению (<0,1 %), устойчивости к гидролизу и термостойкости волокнистые материалы из ПФС используются для изготовления нетканых фильтров для пылеулавливания из горячего газа в газоочистке угольных котлов, на мусоросжигательных заводах, а также в качестве фильтровальных тканей для мокрой фильтрации[2][3][4][5].

В 2007 г. мировое производство ПФС составило не менее 50 000 т[6].

ПримечанияПравить

  1. David Parker, Jan Bussink, Hendrik T. van de Grampel, Gary W. Wheatley, Ernst-Ulrich Dorf, Edgar Ostlinning, Klaus Reinking Polymers, High-Temperature, in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH: Weinheim, doi:10.1002/14356007.a21 449.
  2. Walter Loy Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 117.
  3. Hans-J. Koslowski Chemiefaser – Lexikon. 12., erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-87150-876-9, S. 176.
  4. Derek B. Purchas, Ken Sutherland Handbook of Filter Media – Second Edition. Elsevier Science, Oxford 2002, ISBN 1 85617 3755, S. 91.
  5. Irwin M. Hutten Handbook of Nonwoven Filter Media. Elsevier, Oxford 2007, ISBN 978-1-85617-441-1, S. 156–157.
  6. Gunther Reitzel. [[1] Kapazitäten entwickeln sich zweistellig (Messebericht K 2007): Polyphenylensulfid (PPS)] / freier Volltext. — Kunststoffe (Zeitschrift), 2007. — С. 124–130.