以巴斯夫爲例談談三種聚砜（PSU）的(de)性能(néng)介紹、加工(gōng)成型和(hé)應用(yòng)2018-07-25

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聚砜類塑料制(zhì)品

聚砜最早出現于20世紀60年代，是分(fēn)子主鏈中含有(yǒu)烴基-SO2-烴基的(de)熱(rè)塑性樹脂；英文(wén)名Polysulfone（簡稱PSF或PSU）。聚砜有(yǒu)普通雙酚A型PSU（即通常所說的(de)PSU）、聚苯砜和(hé)聚醚砜。與此對應，巴斯夫分(fēn)别開(kāi)發出了這三類物(wù)質的(de)衍生物(wù)：UItrason® S（雙酚A型聚砜）、UItrason® P（聚苯砜）和(hé)UItrason® E（聚醚砜）。

一.聚砜分(fēn)子式對比及理(lǐ)論分(fēn)析

1. 普通雙酚A型PSU的(de)分(fēn)子式：

砜基的(de)共轭效應提供了抗氧化性和(hé)熱(rè)穩定性；醚鏈改善了韌性，苯環保證了其力學強度與模量。

2. 聚苯砜PPSU的(de)分(fēn)子式：

聚苯砜主鏈上(shàng)的(de)苯環，提供了高(gāo)的(de)耐熱(rè)性和(hé)機械性能(néng)；醚鍵提供了優良的(de)流動性和(hé)加工(gōng)性能(néng)。

3. 聚醚砜PESU的(de)分(fēn)子式：

醚基提供了柔順性及高(gāo)流動性，砜基提供了耐熱(rè)型，亞苯基提供了剛性。

PSU顆粒

PSU是略帶琥珀色、非晶型透明(míng)或半透明(míng)聚合物(wù)，其力學性能(néng)優異、剛性大(dà)、耐磨、高(gāo)強度，即使在高(gāo)溫下也(yě)保持優良的(de)機械性能(néng)是其突出的(de)優點；其範圍爲爲-100~150℃,，長期使用(yòng)溫度爲160℃，短期使用(yòng)溫度爲 190℃。另外，PSF還具有(yǒu)熱(rè)穩定性高(gāo)、耐水(shuǐ)解、尺寸穩定性好、成型收縮率小(xiǎo)、無毒、耐輻射、耐燃、有(yǒu)熄性等優良特性。

下表爲這三種聚砜的(de)性能(néng)比較：

表1：雙酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜的(de)性能(néng)比較

二.雙酚A型聚砜

英文(wén)名:polysulfone

簡稱:PSU（PSF）

雙酚A型聚砜以雙酚A和(hé)4，4′－二氯二苯砜爲原料，經縮聚反應制(zhì)備而成。雙酚A型聚砜可(kě)以看成是由異亞丙基、醚基、砜基和(hé)亞苯基連接起來的(de)線性高(gāo)分(fēn)子聚合物(wù)。雙酚A型聚砜的(de)硫原子是最高(gāo)氧化态，分(fēn)子中所有(yǒu)的(de)鏈不易水(shuǐ)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(de)性能(néng)分(fēn)析

1）力學性能(néng)

雙酚A型聚砜具有(yǒu)優異的(de)力學性能(néng)，其拉伸強度和(hé)彎曲程度都(dōu)高(gāo)于一般的(de)工(gōng)程材料，在高(gāo)溫條件(jiàn)下的(de)力學性能(néng)保持率高(gāo)，沖擊強度在-60~120 ℃範圍内變化不大(dà)。

雙酚A型聚砜的(de)主要缺點：抗疲勞性差，有(yǒu)内應力開(kāi)裂現象。

2）熱(rè)性能(néng)

雙酚A型聚砜具有(yǒu)優異的(de)耐熱(rè)性，如(rú)表1所示：

表1：雙酚A型聚砜熱(rè)性能(néng)

3）電性能(néng)

雙酚A型聚砜在寬廣的(de)溫度和(hé)頻率範圍内具有(yǒu)優異的(de)電性能(néng)，在水(shuǐ)及潮濕的(de)空氣中電性能(néng)變化很小(xiǎo)。

4）耐化學藥品性

雙酚A型聚砜的(de)化學穩定性好，對無機酸、堿、鹽溶液都(dōu)很穩定，但(dàn)其受某些極性有(yǒu)機溶劑如(rú)酮類、鹵代烴和(hé)芳香烴等作用(yòng)會(huì)發生腐蝕的(de)現象。

5）其他(tā)性能(néng) 

雙酚A型聚砜的(de)耐輻射性能(néng)優良，但(dàn)耐候性和(hé)耐紫外線性較差；其吸水(shuǐ)率爲0.22%，成型收縮率爲0.7%，尺寸穩定性好，在濕熱(rè)的(de)條件(jiàn)下其尺寸變化微小(xiǎo)。

2.雙酚A型聚砜的(de)成型加工(gōng)性能(néng)

雙酚A型聚砜可(kě)采用(yòng)注射、擠出、吹塑、旋轉等各種方法成型。具體加工(gōng)性能(néng)表現爲：

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(gāo)，熔融流動中的(de)分(fēn)子定向較低，易獲得均勻的(de)制(zhì)品，易進行(xíng)規格和(hé)形狀的(de)調整，适合于擠出成型加工(gōng)異形制(zhì)品。

2）雙酚A型原料在成型前必須充分(fēn)幹燥，否則制(zhì)品表面會(huì)出現氣泡、銀絲現象。一般庫存的(de)原料含濕率約0.3％，須幹操到(dào)0.05％以下。下角料經粉碎、幹燥後可(kě)再生利用(yòng)。

3）設計(jì)模具時應注意使熔融流動的(de)阻力最小(xiǎo)，采用(yòng)高(gāo)溫高(gāo)壓注射成型時應使物(wù)料流程最短。注射嘴直徑應大(dà)于3mm，當制(zhì)品尺寸達100mm時注射嘴直徑應大(dà)于4mm。

目前PSU主要用(yòng)于電子、電氣方面。電子、電氣向小(xiǎo)型、輕量、耐高(gāo)溫方向發展，促進了PSU消費的(de)增長。在汽車(chē)，航天、醫療、衛生中PSU的(de)需求量仍在保持穩定增長的(de)勢頭。

三．聚苯砜（聚苯醚砜）

英文(wén)名稱：ployarylsulphone

簡稱：PPSU

聚苯砜由雙芳環硫酰氯與芳環縮聚而成，其應用(yòng)主要是電子電氣和(hé)汽車(chē)行(xíng)業(yè)。

1.聚苯砜的(de)性能(néng)分(fēn)析

1）熱(rè)性能(néng)

耐熱(rè)性高(gāo)：200℃以下機械性能(néng)不變，-150℃低溫下仍不脆裂；Tg爲225℃，Td＞203℃。

2）機械性能(néng)

機械性能(néng)在熱(rè)塑性塑料中屬于比較優秀的(de)，如(rú)下表所示：

表2：聚苯砜的(de)機械性能(néng)

3）難燃性

難燃，用(yòng)厚0.5mm的(de)試樣試驗，可(kě)達UL94V—0級标準；在強制(zhì)燃燒時發煙量很少(shǎo)。

4）耐藥品性

對酸、堿等無機藥品及溶劑有(yǒu)優良的(de)耐藥品性；但(dàn)溶于極強的(de)有(yǒu)機溶劑如(rú)二氯乙烷、N—甲基吡咯烷酮。

5）電性能(néng)

優異的(de)電性能(néng)，在200℃下絕緣性能(néng)穩定。

PPSU材質嬰兒奶瓶

2.聚苯砜的(de)加工(gōng)性能(néng)

采用(yòng)注射、擠出或壓縮成型技術(shù)加工(gōng)成制(zhì)品。但(dàn)聚苯砜具有(yǒu)高(gāo)的(de)熔融粘度，需采用(yòng)專用(yòng)的(de)加工(gōng)設備。

四．聚醚砜（聚芳醚砜）

英文(wén)名稱：polyether sulfone

簡稱：PESU

聚醚砜顆粒

1.聚醚砜的(de)性能(néng)分(fēn)析

表3：聚醚砜的(de)使用(yòng)等溫度

2.聚醚砜的(de)加工(gōng)性能(néng)

采用(yòng)注射成型、擠出成型、吹塑成型、壓縮成型或真空成型，高(gāo)模溫有(yǒu)助于成型和(hé)減小(xiǎo)成型引起的(de)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(xiǎo)，可(kě)加工(gōng)成對容限要求高(gāo)及薄壁的(de)制(zhì)品。

3.聚醚砜的(de)應用(yòng)領域

聚醚砜具有(yǒu)特有(yǒu)的(de)設計(jì)性能(néng)：包括寬溫度範圍内（－100～200℃）的(de)高(gāo)機械性能(néng)、高(gāo)熱(rè)變形溫度及良好耐熱(rè)老化性能(néng)，長期使用(yòng)溫度達 180℃，制(zhì)品耐侯性好，阻燃及低煙密度性，良好電性能(néng)、透明(míng)等。

PESU濾芯

因此PESU制(zhì)品大(dà)量應用(yòng)于電氣電子、機械、醫療、食品及航空航天領域。

五.巴斯夫UItrason®系列的(de)應用(yòng)舉例

超濾膜組件(jiàn)

手持咖啡機

霧燈殼

不沾塗料

泵推進器(qì)（箭頭所示）

消防頭盔的(de)面罩

碳纖維複合材料

中空纖維膜