聚砜
編輯聚糖是一系列高性能熱塑性塑料。 這些聚合物以其在高溫下的韌性和穩定性而著稱。 技術上使用的聚砜含有芳基-SO2-芳基亞基。 由于原材料和加工成本高,聚砜用于特殊應用,通常是聚碳酸酯的優良替代品。
工業上使用三種聚砜:聚砜 (PSU)、聚醚砜 (PES/PESU) 和聚苯砜 (PPSU)。 它們可在 -100 至 +200 °C 的溫度范圍內使用,用于電氣設備、車輛制造和醫療技術。 它們由對位連接的芳烴、磺酰基和醚基以及部分烷基組成。 聚糖具有突出的耐熱性和抗氧化性、對水性和堿性介質的耐水解性以及良好的電性能。
命名
編輯術語聚砜通常用于聚芳醚砜 (PAES),因為商業上僅使用芳香族聚砜。 此外,由于醚基始終存在于這些聚砜中,因此 PAES 也稱為聚醚砜 (PES)、聚亞芳基砜或簡稱為聚砜 (PSU)。
制作
編輯歷史
早在 1960 年就已知的最簡單的聚砜聚(苯砜)是由苯磺酰氯通過 Friedel-Crafts 反應生產的:
n C6H5SO2Cl → (C6H4SO2)n + n HCl
熔點超過 500 °C,產品難以加工。 它表現出有吸引力的耐熱性,但其機械性能相當差。 聚芳醚砜 (PAES) 是一種合適的替代品。 3M 公司、美國聯合碳化物公司和英國 ICI 塑料分部幾乎同時且獨立地開發了 PAES 的適當合成路線。 當時發現的聚合物今天仍在使用,但是由不同的合成工藝生產的。
PAES 的最初合成涉及二芳基醚與苯的雙(磺酰氯)的親電芳族取代。 反應通常使用 Friedel-Crafts 催化劑,例如氯化鐵或五氯化銻:
n O(C6H5)2 + n SO2Cl2 → {[O(C6H4)2]SO2}n + 2n HCl
這條路線因對位和鄰位取代所產生的異構體的形成而變得復雜。 此外,觀察到交聯,這強烈影響聚合物的機械性能。 此方法已被放棄。
當代生產方式
PAES 目前通過聯苯醚和雙(4-氯苯基)砜(DCDPS)的縮聚反應制備。 砜基團激活氯基團進行取代。 所需的聯苯醚由聯苯酚和氫氧化鈉原位生產。 使用甲苯或氯苯通過共沸蒸餾除去聯產水。 聚合反應在 130–160 °C 和惰性條件下在極性、非質子溶劑(例如 二甲基亞砜,形成聚醚,同時消除氯化鈉:
雙(4-氟苯基)砜可以用來代替雙(4-氯苯基)砜。 二氟化物比二氯化物更具反應性但更昂貴。 通過鏈終止劑(例如氯甲烷),可以控制鏈長以進行熔融加工。
雙酚通常是雙酚-A 或1,4-二羥基苯。 這種逐步聚合需要高純度的單體和精確的化學計量以確保高分子量產品。
DCDPS 是稱為 Udel(來自雙酚 A)、PES 和 Radel R 的聚合物的前體。Udel 是一種高性能無定形砜聚合物,可以模塑成各種不同的形狀。 它既堅硬又耐溫,應用范圍從管道到打印機墨盒,再到汽車保險絲。 DCDPS 還與雙酚 S 反應形成 PES。 與 Udel 一樣,PES 是一種具有多種應用的剛性耐熱材料。
屬性
編輯聚糖具有剛性、高強度和透明性。 它們還具有高強度和剛度的特點,可在 ?100 °C 至 150 °C 之間保持這些特性。 聚砜的玻璃化轉變溫度在 190 至 230 °C 之間。 它們具有高尺寸穩定性,暴露于沸水或 150 °C 空氣或蒸汽時尺寸變化通常低于 0.1%。 聚研對無機酸、堿和電解質有很強的抵抗力,pH值范圍為2到13。它對氧化劑有抵抗力(盡管PES會隨著時間的推移而降解),因此可以用漂白劑清洗。 它還耐表面活性劑和烴油。 它不耐低極性有機溶劑(如酮類和氯代烴)和芳烴。 在機械方面,聚砜具有很高的抗壓實性,建議在高壓下使用。 它在酸堿水溶液和許多非極性溶劑中也很穩定。
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