Пластик PPS

Введение

Полифениленсульфоновая смола (PPSU) представляет собой высокопроизводительный термопластичный ароматический полимер, известный своей превосходной теплостойкостью, химической коррозионной устойчивостью, биосовместимостью и стабильностью размерных. Как высококачественный инженерный пластик в области 3D-печати, PPSU показал незаменимые преимущества в применении экстремальных средств окружающей среды, таких как аэрокосмическая, медицинская и химическая промышленность. В этой статье будет всесторонне анализировать ценность пластмасс PPSU в 3D -печати из размеров свойств материалов, технологии печати, сценариев применения и будущих тенденций.

1 Основные характеристики пластмассы PPSU для 3D -печати

Экстремальная теплостойкость

PPSU имеет температуру стеклянного перехода (TG) до 205 ° C, температуру плавления около 280 ° C и длительную температуру использования более 180 ° C. Это материал со вторым по величине температурной устойчивостью среди всех термопластичных материалов после обзора. Температура его тепловой деформации (HDT) составляет 207 ° C при нагрузке 0,45 МПа, что подходит для периферийных деталей самолета или высокотемпературных трубопроводов.

Отличная химическая устойчивость

PPSU полностью стабилен к сильной коррозийной среде, такой как концентрированная серная кислота, азотная кислота, сильные щелочи, кетоны, эфиры и т. Д., И он коррозируется только перфторуглеродными растворителями при высоких температурах. Эта функция делает его предпочтительным материалом для химического оборудования, компонентов топливных элементов и морской техники.

Баланс высокой силы и прочности

PPSU имеет прочность на растяжение 80-90 МПа и удлинение при разрыве 100 %. Он обладает высокой прочностью и воздействием сопротивления (прочность нарезанную удар ＞ 10 кДж/м²), что лучше, чем большинство инженерных пластмасс. Его плотность составляет всего 1,37 г/см³, что подходит для легкой конструктивной конструкции деталей.

Биосовместимость и совместимость стерилизации

При сертификации биосовместимости ISO 10993 PPSU может выдерживать паровую стерилизацию высокого давления (134 ° C/2 бар), этиленоксид (ETO) и стерилизацию гамма-лучей и подходит для медицинских сценариев, таких как хирургические инструменты и имплантаты.

Размерная стабильность и сопротивление старения

Скорость усадки составляет всего 0,3%-0,5%, и производительность может оставаться стабильной даже после долгосрочного воздействия ультрафиолетовых лучей или влажной среды, что делает его подходящим для внешних фотоэлектрических модулей или морского оборудования.

2 Основные области применения PPSU в 3D -печати

Аэрокосмическая

Случаи применения: сопла топлива двигателя, легкие кронштейны, компоненты спутниковой изоляции.

Преимущества производительности: высокая температурная устойчивость к топливе (отсутствие деградации после длительного погружения в авиационный керосин), значительный эффект снижения веса (на 50% легче, чем сплав титана).

Типичный случай: Boeing использует 3D -печатные топливные коллекторы PPS

Медицинская сфера

Хирургические инструменты: приборные обработки, устойчивые к высокой температуре и стерилизации высокого давления (устойчиво к стерилизации 134 ° C/2).

Имплантаты: пористые пластины для костной фиксации PPSU (пористость> 60%, время связывания кости сокращено на 40%).

Стоматологические применения: прозрачные ортодонтические приборы (пропускание света> 85%), абатменты имплантата (отличная биосовместимость).

Химическое вещество и энергия

Устойчивое к коррозии оборудование: концентрированная выставка резервуара для хранения серной кислоты (устойчивая к концентрации 98% серной кислоты), биполярные пластины топливных элементов (срок службы> 50 000 часов).

Морская инженерная инженерия: компоненты мембраны морской воды (устойчивая к коррозии ионы хлорида), разъемы подводных трубопроводов (срок службы проектирования 50 лет).

Электроника и электрическая

Высокочастотные изоляторы: корпус фильтра базовой станции 5G (диэлектрическая постоянная 2,9, диэлектрические потери 0,0004).

Чип -радиатор: теплопроводность 1,5 Вт/м · К, лучше, чем традиционный материал.

Защита окружающей среды и энергия

Фотоэлектрические модули: ящик для устойчивой к погоде (без старения после 2000 часов ультрафиолетового облучения), структура поддержки фотоэлектрического отражателя.

Энергетическое оборудование для водорода: уплотнение резервуара для хранения водорода (устойчивая к сверхнизкой температуре -253 ° C, без холодной хрупкости).

3 Технические узкие места и будущие направления развития

Текущие проблемы

Высокие затраты на обработку: цена чистого материала PPSU в 80-100 раз больше, чем у PLA, и она полагается на импорт (Solvay и Sumitomo являются основными поставщиками).

Сложность процесса: требуется контроль температуры в замкнутом контуре и защита инертного газа, а постобработка (отжиг, полировка поверхности) занимает много времени.

Долгосрочное старение: долгосрочное ультрафиолетовое воздействие может вызвать микротрещины, и необходимо добавить стабилизаторы света HALS.

Технологическое направление прорыва

Материальные инновации: разработка недорогих композитных материалов PPS

Оптимизация процесса: разработка много лазерного совместного оборудования SLS для повышения скорости и точности печати.

Интеграция функции: изучить PPSU и композит графена (проводимость увеличилась на 10^5 раз) или наноцерамическое усиление (износостойкость увеличилась в 3 раза).

Перспективы рынка

Согласно Grand View Research, мировой рынок высокопроизводительной полимерной 3D-печати в 2023 году достигнет 1,62 млрд. Долл. США, из которых спрос PPSU в медицинских и новых энергетических областях составляет более 50%. С разработкой водородной экономики и персонализированной медицины PPSU может стать одним из основных материалов для высококлассного производства.

Заключение

PPSU Plastics прерывается через ограничения традиционного производства в сложных средах и функциональной интеграции с его тройными характеристиками «экстремальной температурной сопротивления, коррозионной стойкости и биосовместимости». Несмотря на проблемы затрат и процесса, в результате прорыва технологии модификации материалов и многопроцессной интеграции, потенциал применения PPSU в аэрокосмических легких компонентах, медицинских имплантатах и ​​водородном энергетическом оборудовании будет дополнительно выпущено, что привело к тому, что обрабатывающая промышленность к высокой производительности, долгой жизни и устойчивости.