聚苯硫醚纤维的性能与应用讲述.doc

聚苯硫醚纤维的性能与应用 （天津工业大学 纺织学部， 天津 300387） 【摘要】介绍了聚苯硫醚纤维的主要合成技术、国内外发展概况、主要性能，阐述了聚苯硫醚纤维产品开发与应用领域，展望了其应用前景。 【关键词】聚苯硫醚；发展；性能；应用；展望 The Performance and Application of Polyphenylene Sulfide Fibers Abstract: The main synthesis, domestic and abroad development situation, and the main performance of polyphenylene sulfide fibers was summarized. The product development and applications of polyphenylene sulfide fiber was explained.,and the prospects of its application was prospected. Key words : polyphenylene sulfide; development; performance; application; prospects 0 引言 发展高新技术产业已成为我国未来重点发展战略，聚苯硫醚（PPS）树脂及纤维作为重要的新材料品种被列入我国《新材料产业“十二五”重点产品目录》，获国家重点培育及发展。“十二五”规划对PPS 行业提出了新的要求；加强基础工艺装备研发，强化下游应用开发与产业化，形成20kt/a 以上产业化规模；作为国家大力支持发展的一种新型材料, 聚苯硫醚应用前景十分广阔, 在很多行业中发展潜力巨大。在环境保护、化学工业过滤和军事等领域中的应用尤为突出。随着PPS 材料越来越多的应用到军事器械、航空航天、纺织和环保等行业，高性能PPS 树脂和纤维的发展对于我国经济发展具有极其重要的科学意义和现实意义。 1 聚苯硫醚纤维的发展 1.1 聚苯硫醚纤维 聚苯硫醚,全称为聚亚苯基硫醚,英文名称为Polyphenylene sulfide,简称PPS。PPS是一种具有芳香环的高分子化合物，白色或浅褐色粉末，高结晶度，密度约为1.34 g/cm3，重复结构单元为 。PPS 的玻璃化转变温度（Tg）为88℃，结晶温度（Tc）约为125℃，熔点285℃，具有突出的热稳定性、耐辐射、耐磨、抗化学腐蚀、高强度等优异性能。 PPS的分子结构比较简单,分子主链由苯环和硫原子交替排列,大量的苯环赋予PPS 以刚性,大量的硫醚键又提供柔顺性，被誉为继聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET）、聚甲醛（POM）、尼龙（PA）、聚苯醚（PPO）之后的第六大通用工程材料，也是八大宇航材料之一。它的分子结构对称,易于结晶,无极性,电性能好,不吸水。 1.2 聚苯硫醚纤维的主要合成技术 PPS 的合成方法主要有硫化钠法、硫磺溶液法、氧化聚合法、对卤代苯硫酚缩聚法、非结晶质PPS 合成法和硫化氢法等。 1.2.1 硫化钠法 硫化钠法又名Phillips 法，1967 年由美国Phillips 公司研发成功，1973 年实现工业化生产。该法是以无水硫化钠和对二氯苯为原料，碱金属盐作为助剂，在强极性质子溶剂中反应缩聚制备PPS。硫化钠法制备PPS 的技术优点是原料资源丰富，产品质量稳定，生产重复性较好，产率高。目前硫化钠法制备PPS 的技术瓶颈主要是原料纯化、溶剂聚合和纯化洗涤三方面。 1.2.2 硫磺溶液法 硫磺溶液法又名硫磺法，此法利用硫磺代替硫化钠作为硫源。在175～250℃，以对二氯苯和硫磺作为原料，金属及低价金属离子盐和有机酸类等作催化剂，在极性溶剂中常压下生缩聚反应制备PPS。硫磺溶液法优点是原料硫磺产量丰富，廉价易得; 物料配比准确，产品质量较好，流程短，副产物少; 缺点是技术难度大，副产物不易除去。工业生产过程中硫磺的精制提纯也是技术难点之一，副产物废盐量巨大。 1.2.3 硫化氢法 硫化氢法以硫化氢、硫化钠和对二氯苯为原料，碱金属盐作助剂，极性溶剂中常压缩聚制得线型高相对分子质量PPS。较为成熟的生产工艺通常使用无水磷酸三钠作助剂，六甲基磷酰三胺作溶剂。该法优点是副反应少，产品线型度高，质量较好; 缺点是原料硫化氢腐蚀性强，生产设备要求高，设备使用寿命短，反应废气污染严重，后处理过程复杂，反应流程总体较长,不易实现工业化生产。 1.2.4 对卤代苯硫酚缩聚法 对卤代苯硫酚缩聚法是1959 年由美国道化学公司开始研发，并进行了工业化探索。该法采用对卤代苯硫酚为原料，在熔融状态下自缩聚制得线型PPS 树脂。对卤代苯硫酚缩聚法不需要调节单体的比例，即可制得线型PPS 产品，副产物较少。但