Le PPS possède une structure rigide symétrique et fait partie d'un polymère cristallin composé de cycles benzéniques para-substitués répétés et d'atomes de soufre.
Le polysulfure de phénylène est un nouveau type de plastique technique fonctionnel. Ses molécules contiennent des unités structurales répétitives de sulfure de p-phénylène, dont la chaîne principale contient du sulfure de phénylène. Son poids moléculaire est compris entre 10 000 et 50 000. Le polysulfure de phénylène est un polymère linéaire ou ramifié sans point de fusion cristalline. Sa structure est linéaire avant réticulation et thermodurcissable après réticulation. Il peut se ramollir dans une certaine mesure après chauffage et refroidissement complets.
Le sulfure de polyphénylène est polycondensé à partir de sulfure de sodium et de dichlorobenzène dans un solvant polaire fort. Les méthodes de production incluent la méthode de Michael, l'autocondensation de thiophénates p-halogénés, la polycondensation en solution de polyhalogénures aromatiques et de sulfures alcalins, etc.
La densité relative du sulfure de polyphénylène est de 1,36. La résine se présente sous forme de poudre ou de granulés blancs, durs et cassants, avec une cristallinité élevée et une forte viscosité à l'état fondu. Le sulfure de polyphénylène présente deux types de masses moléculaires : faible et élevée. En raison de sa fluidité à chaud élevée, il est difficile à mouler directement. Outre la pulvérisation, d'autres méthodes nécessitent un certain degré de réticulation lors du moulage, ainsi qu'un mélange de fibres de verre ou de résine inorganique pour le moulage par injection, le moulage et l'extrusion. Le sulfure de polyphénylène de masse moléculaire élevée ne nécessite pas de réticulation et peut être utilisé directement dans la transformation des produits plastiques.
Le PPS possède un squelette rigide symétrique et fait partie d'un polymère cristallin composé de cycles benzéniques para-substitués répétés et d'atomes de soufre. Le PPS est un plastique technique spécial, hautement performant, doté d'un point de fusion élevé (jusqu'à 280 °C) et capable de remplacer les métaux. Il se situe au sommet de la pyramide des performances des polymères, comme le montre la figure 1. De ce fait, grâce à ses excellentes performances, il répond aux exigences des projets exigeants en matière de plastiques techniques.
1. Caractéristiques des résines de sulfure de polyphénylène hautes performances
1. La résine PPS haute performance est un polymère cristallin à haute dureté. Sa teneur en cristaux est d'environ 65 %. Elle présente une vitesse de cristallisation rapide, une bonne fluidité et un cycle de moulage court.
2. Excellente résistance à la chaleur. Son point de fusion peut atteindre 275 à 291 °C, sa température de déformation à chaud est de 135 °C et, après renforcement des fibres de verre, elle peut atteindre 260 °C. Dans l'air et l'azote, la température initiale et de fragilisation du sulfure de polyphénylène est d'environ 400 °C. Il se décompose à l'air à 700 °C et conserve 40 % de son poids sous gaz inerte à 1 000 °C. Sa température d'utilisation à long terme est de 200 à 240 °C. Sa résistance thermique à l'état de barrière aux gaz et sa stabilité thermique en utilisation continue à long terme sont supérieures à celles de tous les plastiques techniques actuels.
3. Il présente de bonnes propriétés mécaniques. Il présente une rigidité extrêmement élevée, une dureté superficielle élevée, une faible perte de rigidité en conditions d'humidité élevée et une excellente résistance au fluage, à la fatigue et à l'usure. Sa résistance à l'usure peut être améliorée par l'ajout de lubrifiants tels que la résine fluorée et la fibre de carbone. Cette amélioration est considérable.
4. Il présente une excellente résistance à la corrosion et aux produits chimiques. Outre les acides oxydants forts (tels que l'acide sulfurique concentré, l'acide nitrique, etc.), il résiste également à la corrosion d'autres acides, bases et sels, et est insoluble dans tout solvant organique à une température inférieure à 200 °C. Sa résistance à la corrosion est quasiment équivalente à celle du polytétrafluoroéthylène. De plus, le PPS présente une bonne résistance aux intempéries et aux radiations, et ses performances ne sont pas affectées par de multiples irradiations intenses aux ultraviolets et aux rayons gamma, ni par les rayonnements neutroniques.
5. Son faible taux d'absorption d'eau (seulement 0,008 %) et d'huile. Grâce à son faible retrait au moulage et à son faible coefficient de dilatation linéaire, le produit présente des dimensions stables et une faible déformation. Il conserve sa stabilité dimensionnelle même dans des environnements humides, huileux et corrosifs, ce qui le rend idéal pour le moulage de précision.
6. Excellentes propriétés électriques. La résine PPS haute performance présente une faible variation de résistivité volumique à haute température et humidité, et sa constante diélectrique varie peu avec la température et la fréquence. De plus, sa faible teneur en impuretés ioniques lui permet d'être immergée dans un bain de soudure à 260 °C, ce qui lui permet de résister aux chocs thermiques de surface des composants électroniques lors de la soudure. Elle est donc adaptée aux produits aux performances électriques extrêmement élevées. Elle présente une résistivité élevée et de faibles propriétés diélectriques.
7. La résine PPS haute performance présente une viscosité à l'état fondu extrêmement faible et une bonne fluidité. Elle est facile à mouiller et à mettre en contact avec la fibre de verre, ce qui facilite son remplissage. Les granulés moulés par injection renforcés de fibres de verre ou de fibres de verre et de charges inorganiques ainsi obtenus présentent une résistance élevée aux chocs, à la flexion et une ductilité élevée.
8. La résine PPS haute performance a une force de liaison très élevée au verre, à l'aluminium, à l'acier inoxydable, etc. La force de liaison au verre est encore supérieure à celle du verre.
2. Aperçu des variétés de plastiques techniques
Le plastique technique est un matériau plastique capable de résister durablement aux contraintes mécaniques en tant que matériau de structure. Il peut être utilisé dans une large plage de températures et dans des environnements chimiques et physiques difficiles. Comparés aux plastiques classiques, les plastiques techniques présentent d'excellentes propriétés mécaniques, électriques, chimiques, thermiques, à l'usure et dimensionnelles. Comparés aux matériaux métalliques, ils sont légers, adaptés à la conception de produits complexes et consomment peu d'énergie lors du moulage, entre autres avantages. Les plastiques techniques sont largement utilisés dans des secteurs industriels tels que l'électronique, la construction, l'automobile, la mécanique et l'aérospatiale. Ils se divisent en deux catégories : les plastiques techniques à usage général et les plastiques techniques à usage spécifique, selon leur quantité, leurs performances et leur domaine d'application.
Parmi eux, les plastiques techniques généraux comprennent principalement le nylon (PA), le polycarbonate (PC), le polyoxyméthylène (POM), le polybutylène téréphtalate (PBT), l'oxyde de polyphénylène (PPO), etc. Le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) est une application plastique en pleine croissance.
3. Application de la résine PPS haute performance dans les plastiques techniques
En tant que plastique technique, les matériaux de moulage PPS présentent de nombreuses excellentes propriétés et peuvent remplacer les métaux, les résines thermodurcissables, etc., et sont largement utilisés dans divers domaines pour cette raison.
(1) Application aux pièces automobiles
L'utilisation des pièces automobiles est le domaine d'application le plus répandu du PPS à l'avenir. Comme le montre la figure 2, le PPS est utilisé pour les composants des groupes motopropulseurs électriques. En effet, le PPS offre non seulement une excellente résistance à la chaleur continue, mais aussi une résistance chimique (essence, huile moteur, etc.).
Aujourd'hui, outre sa capacité à remplacer les pièces métalliques et la résine phénolique utilisées jusqu'alors, le PPS est de plus en plus utilisé dans de nouveaux domaines d'application, notamment pour les composants de conduite, de freinage, de carburant, d'éclairage et de refroidissement des moteurs, ainsi que pour les pièces de commande de ces machines.
(2) Application aux installations résidentielles/OA/équipements de précision
Le « PPS extra-dur (40 % GF) » est souvent utilisé dans les équipements liés à l'eau, tels que les chauffe-eau résidentiels. En effet, le « PPS ultra-dur (40 % GF) » offre non seulement la même résistance à l'eau chaude, mais aussi une résistance à la pression et une bonne ténacité. Il remplace progressivement les matériaux métalliques et les matériaux PPE déformés, autrefois représentés par le laiton.
Le « PPS modifié (30 % GF) », qui offre une bonne précision dimensionnelle grâce à sa faible cristallinité, est adapté aux pièces d'équipement de précision. De plus, grâce à ses excellentes propriétés de faible frottement et de faible usure, il convient parfaitement aux projets exigeant des caractéristiques de glissement particulières, comme les engrenages et les roulements.
Dans les photocopieurs et imprimantes laser, etc., il est souvent utilisé non seulement pour ses propriétés de résistance à la chaleur et de fixation, mais aussi pour d'autres applications spécifiques, comme le glissement autour des engrenages ou des roulements, et la conduction électrique. Parmi ces applications, le PPS est utilisé dans les installations résidentielles, les équipements d'exploitation et les équipements de précision.
(3) Application sur les composants électriques/électroniques
Outre sa haute résistance à la chaleur, sa précision de moulage et sa stabilité dimensionnelle lors du procédé CMS, le PPS présente également une excellente résistance au feu, atteignant la norme UL-94V-0 sans ajout de retardateurs de flamme. Ces caractéristiques en font le matériau de moulage idéal pour les composants électriques et électroniques, notamment les connecteurs. Le PPS réticulé renforcé ou non de fibres de verre et le PPS linéaire à faible bavure sont principalement utilisés. Ils présentent les caractéristiques générales du PPS et une formabilité appropriée, et conviennent aux produits moulés sophistiqués et complexes tels que les connecteurs.
De plus, le PPS réticulé chargé de fibres de verre et de minéraux et le PPS linéaire conviennent aux oscilloscopes optiques, notamment pour répondre aux exigences de stabilité dimensionnelle et de rigidité. Le PPS formable à ultra-basse pression convient à l'étanchéité des microbobines et des composants électroniques.
(4) Application dans l'industrie des machines et l'industrie chimique
Ces dernières années, le PPS a été modifié chimiquement et mélangé à de la fibre de verre, de la charge minérale ou de la fibre de carbone pour former un matériau composite, qui est également largement utilisé dans l'industrie des machines et l'industrie chimique.
(5) Applications dans le domaine des batteries au lithium
Une batterie au lithium est une batterie contenant du lithium dans son système électrochimique. En raison des propriétés chimiques relativement actives du lithium métal, les exigences environnementales liées à son traitement sont très élevées, ce qui explique pourquoi les batteries au lithium ne sont pas utilisées à grande échelle. Avec l'avènement de l'ère de l'information, la technologie microélectronique, caractérisée par sa petite taille, sa légèreté, sa grande fiabilité et sa rapidité d'exécution, s'est développée et développée. L'augmentation des équipements compacts et sophistiqués s'accompagne d'une augmentation des exigences en matière de batteries. Les batteries au lithium sont désormais largement utilisées. Le polysulfure de phénylène (PPS) présente d'excellentes caractéristiques de résistance à la chaleur, d'isolation et de propriétés électriques, répondant ainsi aux exigences des matériaux utilisés dans les batteries au lithium. Il est le compagnon idéal des batteries au lithium.
(6) Application dans le domaine de la protection de l'environnement
Les principales sources d'émission de gaz résiduaires et de poussières résiduaires sont les usines sidérurgiques, les incinérateurs de déchets, les centrales thermiques, les cimenteries, les usines de noir de carbone et d'autres secteurs. Les gaz résiduaires et les poussières résiduaires produits présentent des problèmes tels que les températures élevées, l'humidité élevée et la corrosion, ce qui nécessite des matériaux de dépoussiérage résistants aux hautes températures et à la corrosion.
Le PPS de qualité fibre présente une stabilité thermique élevée et peut être utilisé en continu entre 200 et 240 °C. Même exposé à une température élevée de 260 °C pendant 1 000 heures, il conserve 60 % de sa résistance. Sa résistance à la corrosion est similaire à celle du polytétrafluoroéthylène, surnommé le « roi des plastiques ». En termes de retardateur de flamme, les produits en fibre PPS sont ininflammables et conformes à la norme UL-94V-0 sans ajout de retardateurs de flamme. Par conséquent, l'utilisation de produits en fibre PPS dans les domaines susmentionnés peut considérablement améliorer la durée de vie des équipements de dépoussiérage. Parmi ces produits, le sac filtrant à poussière est le plus utilisé.
La résine de sulfure de polyphénylène haute performance est largement utilisée dans les projets de plastiques techniques tels que les appareils électroniques, la construction, l'automobile, les machines, l'aérospatiale et d'autres industries, mais les aspects suivants doivent être pris en compte lors de la réalisation d'opérations de moulage PPS :
(1) Préséchage. Des changements de teinte et de fluidité se produisent lorsque les granulés sont séchés à une température trop élevée ou plus longtemps que nécessaire.
(2) Régler la température du cylindre. Une température raisonnable se situe généralement entre 300 et 340 °C. Ne pas dépasser 350 °C. En particulier pour les produits contenant du PTFE (résine fluorée), la plage de température est de 290 à 320 °C. Ne pas dépasser 330 °C.
(3) Temps de séjour en barrique. Généralement, il est fixé à 60 minutes à 300 °C et à 30 minutes à 320 °C.
(4) En cas de décomposition de la résine ou de situations similaires, il est nécessaire de baisser la température du cylindre pour évacuer la résine restante. À l'arrêt du moulage, après avoir évacué la résine résiduelle du cylindre, veuillez éteindre le chauffage.
