Полифениленсульфид (PPS, «керамический пластик»)
На сегодняшний день наиболее распроспространенный материал для крыльчаток водяных насосов.
Не путайте с обычной пластмассой!
Полифениленсульфид обладает поистине безграничными возможностями — суперкоррозионная стойкость (не боится ни одного из известных растворителей) и суперлитьевые свойства. Единственный недостаток — конструкционная сложность, которая обуславливает высокую стоимость.
Также в крыльчатках — редко — применяются и довольно экзотические материалы. Например, при небольших объемах выпуска — когда нецелесообразно инвестировать в литьевую форму — используются точеные стальные крыльчатки. Существуют варианты покрытия крыльчатки «глазурью», которая позволяет убрать шероховатости поверхности, однако в связи с низкой надежностью такого покрытия крыльчатки по такой технологии производятся только экспериментально.
траненный материал для крыльчаток водяных насосов.
Расширенное руководство по полимерам. Свойства термопластов. PPE, PPO, PPS
В этой части рассмотрим термопластичные материалы из семейства полифениленов, такие, как полифениленэфир (PPE), полифениленоксид (PPO) и полифениленсульфид (PPS). Это отдельная группа достаточно популярных термопластов со своими свойствами, которая также заслуживает быть рассмотренной в общем обзоре.
Полифениленэфиры характеризуются выдающейся стабильностью размеров, низким поглощением воды среди большинства инженерных термопластов, широким диапазоном температур, превосходными механическими и термическими свойствами в диапазоне от -46 до +121 °С (от -50 до +250 °F) и превосходными диэлектрическими характеристиками в широком диапазоне частот и температур. Несколько литьевых и экструзионных марок имеют класс UL 94 V-1 или V-O, включая армированные стекловолокном соединения. Из-за их гидролитической стабильности, как при комнатной, так и при повышенной температуре, изделия из PPE могут многократно стерилизоваться паром без существенного изменения их свойств. При воздействии водной среды их размерные изменения являются низкими и предсказуемыми.
Устойчивость PPE к кислотам, основаниям и моющим средствам превосходна. Тем не менее, на них могут воздействовать многие галогенированные или ароматические углеводороды. Вспененные сорта имеют рабочие температуры до температуры +96 °C (+205 °F) при минимальной толщине материала 5 мм. Продукты из PPE используются в различных приложениях. Их уникальная совместимость с полистиролами, в частности с HIPS, обеспечивает широкий ассортимент высокотемпературных, жестких, стабильных по размерам изделий. Они могут обрабатываться на обычном оборудовании, которое производит твердые или вспененные продукты.
Полифениленоксид (PPO) имеет более высокую температуру стеклования (Tg). Доступны как прозрачные, так и непрозрачные марки PPO. Они имеют хорошую гидролитическую стойкость, растворимы в хлорированных и ароматических углеводородах и имеют хорошие механические и электрические свойства в широком диапазоне температур: от -170 до +190 °C (от -274 до +374 °F). Они не так термически стабильны, как полиимиды или полибензимидазолы. Материал имеет низкую температуру хрупкости -170 °С. Типичные свойства PPO включают температуру теплового отклонения от +192 до +194 °C (от +375 до +399 °F) при 264 фунт / кв.дюйм (около 1,8 МПа), предел прочности при растяжении, 75 МПа (11 тыс. фунтов на квадратный дюйм), модуль упругости при растяжении 0,03 МПа (3,8 фунтов на кв. Дюйм), относительное удлинение при разрыве – от 5% до 6%; и прочность на изгиб при выходе 100 МПа (14,5 тыс. фунтов на квадратный дюйм).
PPO могут быть отлиты под давлением при +343 °C и 55,1-82,7 МПа (8-12 тыс. фунтов на квадратный дюйм) или экструдированы (при +288 °C) на стандартном оборудовании, и могут быть обработаны таким же способом, как, например, латунь. Температура плавления (Wm) составляет +260 °С (+500 °F). Электрические свойства, как правило, хорошие, и материалы не подвержены влиянию влаги. Диэлектрические свойства также хорошие и стабильные. Полифениленоксиды классифицируются как самозатухающие материалы, не распространяющие горения. Их гидролитическая стабильность исключительно высока, а также они очень устойчивы к воде, в том числе горячей воде и пару. Поэтому их можно многократно стерилизовать в паровых автоклавах.
Стоимость и определенные трудности обработки, связанные с высокой вязкостью расплава, первоначально привели к использованию смесей (полиаллоидов) с PS или HIPS, что привело к температуре стеклования Tg около +150 °C (+302 °F), а для смесей от +100 до +135 °C (+212. +257 °F). Эти смеси с более низкой Tg часто называют модифицированными PPO (обозначаются как MPPO). Механические свойства MPPO, как правило, хорошие, с высокой жесткостью и низкой ползучестью в широком диапазоне температур. Хорошая ударная вязкость распространяется на низкие температуры. Отличная стабильность размеров связана с некристаллической структурой, низким коэффициентом теплового расширения и очень низким влагопоглощением.
В заключение рассмотрим ещё один материал из семейства термопластичных полифениленов — полифениленсульфид или PPS. Полифениленсульфид (PPS) представляет собой органический полимер, состоящий из кольцевых молекул, связанных сульфидами. Синтетическое волокно и текстиль, полученные из этого полимера, противостоят химическому и термическому воздействию. PPS используется в фильтровальной ткани для угольных котлов, бумажно-войлочных покрытий, электрической изоляции, пленочных конденсаторов, специальных мембран, прокладок и уплотнений. PPS является одним из предшественников проводящих полимеров семейства полуэластичных пластиков. PPS, который в других отношениях является изолирующим, может быть преобразован в полупроводниковую форму путем окисления или использования легирующих примесей.
Полифениленсульфид – это инженерный пластик, широко используемый сегодня в качестве высокопрочного термопластика. PPS может быть отформован, экструдирован или обработан с жесткими допусками. В чистом твердом виде он может иметь цвет от непрозрачного белого до светло-коричневого. Максимальная рабочая температура PPS составляет +218 °C (+424 °F). На данный момент не обнаружено, что PPS растворяется в каком-либо растворителе при температуре ниже приблизительно +200 °C (+392 °F), то есть это материал с исключительной химической стойкостью. Что касается физических особенностей PPS, то при соединении изделий из полифениленсульфида с другими материалами наблюдается характерный металлический звук, который он издает при ударе.
Полифенилсульфид (PPS) — свойства и сферы применения
В последнее время производители самых разных видов оборудования в случаях, когда речь идет об особо сложных условиях эксплуатации, выбирают полифенилсульфид (PPS, ПФС) в качестве конструкционного материала. Этот специальный вид инженерных пластиков не только отличается особой прочностью и упругостью, но и сохраняет все эти свойства при повышенных температурах.
Основные отличительные свойства этого полукристаллического полимера следующие:
• Высокая температура плавления – от 280°С до 290°С.
• Природная негорючесть
• Великолепная стойкость к воздействию химических соединений, масел и пр. жидкостей
• Альтернатива традиционным материалам, таким как композитные пластики и металлы
• Высокая прочность и жесткость, а также сопротивление ползучести под нагрузкой
• Низкий удельный вес в сочетании со стабильностью размеров
• Технологичность и возможность применения инжекционного литья, выдувного формования и машинной обработки для производства изделий из PPS
[B]Термостойкость и химическая стойкость[/B]
PPS обладает выдающейся термостабильностью, в частности версии с содержанием 30-40% стекловолокна имеют температуру термической деформации под нагрузкой на уровне 250°С при нагрузке 264 psi. Верхняя граница рабочей температуры данного материала — 220°С, краткосрочно – до 260°С. Плавление материала начинается при 285°С, температура стеклования – около 90°С, причем за счет полукристаллической структуры изделия из PPS могут долгое время работать при температурах значительно выше температуры стеклования.
[I]Свойства некоторых версий полифенилсульфида (PPS)[/I]
PPS инертен ко многим агрессивным химическим соединениям, хорошо выдерживает оксидирование и гидролиз. В настоящий момент не существует растворителей, способных растворить данный материал при температурах ниже 200°С, и он практически не реагирует с кислотами, щелочами, спиртами, оксидирующими отбеливателями и многими другими агрессивными соединениями. Кроме того, PPS почти не проницаем для жидкостей и газов.
PPS обладает природной негорючестью в воздушной среде, что подтверждается, в частности, присвоением данному материалу категории горючести VO по стандарту UL94, в связи с этим натуральная версия данного материал востребована в случаях, когда помимо негорючести необходимо также обеспечить постоянство диэлектрических характеристик. Кислородный индекс натуральной версии составляет 44, а для наполненных этот показатель возрастает до 53.
[B]Универсальность применения[/B]
Сочетание всех положительных качества PPS обусловливает его применения как в инновационных изделиях, так и в качестве заменителя традиционным материалам в серийном оборудовании. Он востребован, например, при работе в агрессивных средах при повышенной температуре, особенно если при этом необходимо сохранять высокую механическую прочность.
Некоторые сферы применения PPS:
• Корпуса датчиков и нагревателей
• Детали насосов
• Элементы крыльев самолетов
• Покрытия бурильных колонн на нефтяных и газовых платформах, а также внутренние оболочки емкостей
• Ремни конвейеров
• Топливные элементы
• Электрические разъемы и отражатели
• Покрытия для промышленных теплообменников
Помимо применения PPS в натуральном виде в последнее время начали применяться и композитные материалы на основе PPS в случаях, когда необходимо добиться снижения веса и стоимости изделий при сохранении их прочностных свойств. Удельный вес элементов из PPS, усиленного волокнами, на 50% ниже удельного веса аналогичных изделий из металлов и сплавов. Например, в авиастроении из PPS, усиленного волокнами, изготавливают кромки крыльев, а также ребер жесткости фюзеляжа.
[I]Композитные материалы на основе PPS широко применяются в конструкции современных авиалайнеров, например в Airbus A380 (на фото)[/I]
Автопроизводители применяют PPS для изготовления прецизионных частей, подверженных воздействию смазок, топлива (включая агрессивные виды биотоплива), охлаждающих и гидравлических жидкостей при повышенной температуре (до 200°С), в частности деталей топливных систем, корпуса дросселей, прокладки, фланцы коленчатых валов, кожухи помп и импеллеров, детали турбонагнетателей, системы сцепления, датчики двигателей и выхлопных систем.
PPS применяется как фильтровальный материал для многих жидкостей – от воды, аминов и гликолей до нефти и гидроксида калия при температурах до 200°С. В виде порошка данный материал применяется как наполнитель для теплоизоляции, как наполнитель для различных видов пластиков и как порошковое покрытие элементов оборудования для пищевой и химической промышленности.