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PPSU 材料简介

刊登日期:2025-06-10

 

PPSU,学名:聚亚苯基砜树脂(Polyphenylene sulfone resins)是新颖的非结晶热塑性工程塑料,略带琥珀色,其特性优异,近年来应用越来越广泛。

 

 

 

 

性能介绍

 

材料的机械性能在部件设计中非常重要,设计师必须将应用需求与材料的机械性能相匹配,以实现最优的零件设计。对于聚合物材料而言,其机械性能比金属更依赖于时间和温度,在某些方面,它们还更容易受到环境因素的影响。要成功设计聚合物材料,设计师不仅需要考虑短期的机械性能,还要考虑每个应用的时间、温度和环境要求。

 

 

材料供应商数据表中通常列出的机械性能是短期性能。在某些情况下,这些数值可能被视为材料绝对最大能力的指标。通常,这些性能值是通过准备特殊的测试样品,然后施加逐渐增大的载荷直至失效,通常是断裂,来获得的。测试样品设计用于获得可重复的结果,因此可能比从实际零件加工的样品测试得到的数值更高。由于测试速度快,时间相关的影响被最小化。通过在受控环境中进行测试,消除了环境因素的影响,从而避免了化学暴露导致的性能下降。短期机械性能通常包括拉伸强度和模量、弯曲强度和模量、缺口伊佐德冲击、抗压强度、剪切强度和表面硬度。

 

 

下面表格列出 PPSU 的典型性能

 

 

 

 

 

 

 

 

拉伸性能

 

PPSU为韧性聚合物,按照ASTM测试方法D 638以规定速率拉伸试样,可测得拉伸模量,屈服拉伸强度,屈服伸长率,断裂拉伸强度和断裂伸长率,通常,拉伸性能数据通过列出特定数据来呈现。虽然这些数据对于大多数用途来说已经足够,但实际的应力-应变曲线提供了关于材料对载荷响应的额外信息,设计工程师在评估零件设计的可行性时可能会发现这些信息非常有用。(右图为PPSU的应力应变曲线)

 

 

弯曲性能

 

根据ASTM D 790方法,使用右图17所示的三点加载法测定弯曲性能。在此方法中,127MM x 13MM x 3.2MM的试样被支撑在两点上,而载荷则施加于中心。试样会变形直至断裂或应变达到百分之五。弯曲试验提供了材料在弯曲时的行为信息。在此测试中,杆同时受到拉伸和压缩的作用。PPSU材料的柔韧性较好,弯曲模量稍低。

 

 

 

冲击性

 

由于聚合物具有粘弹性,其性能取决于施加载荷的速度。当载荷速度较快时,部件就受到冲击载荷。一个常见的冲击载荷例子是跌落测试,在这种测试中,塑料部件从已知高度掉落到坚硬且不可变形的表面,例如混凝土地面。如果塑料部件要在碰撞中不受损地存活下来,它必须能够吸收碰撞前包含在部件中的动能。塑料部件吸收能量的能力取决于其形状、尺寸、厚度以及所用塑料的类型。

 

 

 

悬臂梁缺口冲击强度是用于比较聚合材料最广泛采用的方法之一。在此试验中,试样通过加工形成一个半径为 (0.25毫米)、深度为 (2.5毫米)且角度为45°的缺口。然后,如右图所示,用摆锤撞击带缺口的试样。冲击后,摆锤继续摆动,但由于碰撞而能量减少,损失的能量以KJ/m2单位报告为冲击强度。PPSU通常被认为具有良好的抗冲击性。

 

 

长期性能

 

材料的力学性能受应变率和载荷施加方式的影响,这些影响在聚合物材料中更为显著。设计者必须意识到,恒定应力会导致变形超过短期模量预期的情况,他还必须了解循环加载的影响,蠕变和疲劳经常会提到。

 

蠕变:当由聚合材料制成的试样持续受到恒定应力时,其尺寸会随应力的变化而改变。这种现象通常称为“蠕变”。最简单的情况下,即拉伸模式下,试样在受力时会随时间逐渐伸长。“应变”一词用于表示长度增加或伸长量与初始长度之比。在设计部件时,强度、刚度和抗冲击性等短期性能始终是考虑因素。通常还会计算最大变形,因为变形会影响部件的功能。当部件受到恒定或长期应力时,其变形会大于短期性能预测的值。为了更准确地预测变形,蠕变模量是有用的。蠕变模量是通过将施加的应力除以在特定时间暴露于载荷后的测量应变得出的。使用蠕变模量可以更准确地预测长期暴露于应力后的变形值。右图是PPSU的蠕变模量数据,PPSU具有令人惊讶的良好蠕变抗力,尤其是在高温下

 

 

 

疲劳:当材料受到循环应力时,即使应力水平远低于短期极限强度,也会发生失效或断裂。一个涉及循环应力的应用实例是齿轮。随着驱动齿轮旋转并带动从动齿轮旋转,每个齿都会受到应力,随后是一段低应力或零应力的时间,直到该齿再次啮合。许多应用具有疲劳特性,其中循环加载不那么明显。其他例子包括引导旋转轴的衬套、受振动影响的部件,或泵和压缩机中的任何旋转部件。

 

 

这种现象在金属中广为人知, “疲劳强度”表示材料能够承受的最大循环应力,同时仍能保持无限寿命。通常,这一应力水平对应于在1000万(10^7)次载荷循环中不会导致失效的最高应力水平。尽管在涉及塑料材料的设计讨论中有时会使用“疲劳强度”这一术语,但塑料对循环应力的响应比金属更为复杂,因此疲劳强度并未严格定义。在测量或比较塑料材料的疲劳强度时,应明确指定模式(拉伸、压缩或弯曲)、频率和应力分布(参考ASTM D 671)。

 

 

热性能

 

材料对变化的环境温度作出反应的方式是其热性能。这些包括强度和刚度的变化;尺寸的变化;由于热降解或氧化而引起的化学变化;软化、熔化或变形;形态的变化;以及简单的温度变化。

 

玻璃化温度,通常,当聚合物受热时,其刚性会逐渐降低,直至达到橡胶状态。材料从玻璃态转变为橡胶态的温度定义为玻璃化转变温度(Tg)。这一温度至关重要,因为在此温度下会发生几种基本变化。这些变化包括聚合物自由体积、折射率、焓和比热的变化。PPSU的玻璃化温度高达220度。

 

 

耐化学性

 

除强极性溶剂、浓硝酸和硫酸外,对一般酸、碱、盐、醇、脂肪烃等稳定。部分溶于酯酮、芳烃,可溶于卤烃。

 

 

 

如需了解更多PPSU 塑料的性能及应用,请联系我们的销售代理或至电张小姐13686846117,邮箱及网址:cz1@first-foundation.com, www.first-foundation.com .