Polyphenylensulfid

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Strukturformel
Struktur von Polyphenylensulfid
Allgemeines
Name Polyphenylensulfid
Andere Namen
  • Poly(thio-p-phenylen)
  • PPS
CAS-Nummer 26125-40-6 oder 25212-74-2
Monomer Phenylensulfid
Summenformel der Wiederholeinheit C6H4S
Molare Masse der Wiederholeinheit 108,16 g·mol−1
Art des Polymers

Thermoplast

Eigenschaften
Aggregatzustand

fest

Dichte

unverstärkt 1,35 g/cm3 [1]

Schmelzpunkt

etwa 285 °C [1]

Glastemperatur

90 °C [1]

Elastizitätsmodul

4000 MPa [1]

Wasseraufnahme

0,05 % [1]

Chemische Beständigkeit

sehr gut chemisch beständig gegen div. Kraftstoffe, Öle, Ethanol, Frigen, Xylol

Thermischer Ausdehnungskoeffizient

0,5 10−4 K−1 [2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze H: siehe oben
P: siehe oben
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Polyphenylensulfid (Kurzzeichen PPS, auch Poly(thio-p-phenylen) genannt) ist ein hochtemperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff mit der allgemeinen Formel (SC6H4)n. Technisch wird es meist durch Polykondensation von 1,4-Dichlorbenzol mit Natriumsulfid in aprotischen Lösemitteln wie N-Methylpyrrolidon hergestellt.[1]

Geschichte[Bearbeiten]

Bereits 1888 entdeckten Charles Friedel und James Mason Crafts PPS, was für ein Polymer ein recht früher Zeitpunkt war. Ende 1940 wurden Versuche unternommen, das Material großtechnisch herzustellen, aber erst 1967 wurde durch Edmonds und Hill von der Phillips Petroleum Company eine Methode entwickelt, um PPS aus 1,4-Dichlorbenzol und Natriumsulfid zu synthetisieren. Diese Entwicklung markiert die eigentliche Kommerzialisierung von PPS. 1973 wurde durch Chevron Phillips in Texas die erste kommerzielle Anlage in Betrieb genommen. Seitdem steht der Name Ryton für spritzgießfähiges PPS.

Nachdem 1984 die Basis-Patente ausgelaufen waren, wurden weltweit neue Produktionsstätten durch Wettbewerber gebaut. Diese waren dann auch in der Lage, nicht nur vernetztes Material herzustellen, wie es bisher am Markt bekannt war, sondern auch erste Produkte mit linearer Kettenstruktur kamen auf den Markt.

Eigenschaften[Bearbeiten]

PPS ist ein teilkristalliner Hochleistungskunststoff. Durch die Verbindung aromatischer Monomereinheiten über Schwefelatome entstehen besonders widerstandsfähige Polymere, deren gute mechanische Eigenschaften auch bei Temperaturen weit über 200 °C erhalten bleiben, so dass ein Dauereinsatz je nach Belastung bis 240 °C möglich ist. Kurzzeitig werden auch Belastungen bei Temperaturen bis zu 270 °C standgehalten. Herausragend ist zudem die chemische Beständigkeit des PPS gegenüber nahezu allen Lösemitteln, vielen Säuren und Laugen so wie bedingt gegen Luftsauerstoff auch bei hohen Temperaturen.

PPS verfügt neben einer geringen Wasseraufnahme auch über eine gute Dimensionsstabilität und inhärente Flammwidrigkeit. Es hat hervorragende elektrische Eigenschaften (Isolator), ist für die meisten Flüssigkeiten und Gase hochgradig undurchlässig (impermeabel), hat auch bei höheren Temperaturen nur eine geringe Kriechneigung und ist aufgrund seines guten Fließvermögens auch für lange, schmale Formteile und komplexe Werkzeuggeometrien geeignet.

Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Arten von PPS: lineares und vernetztes. Während bei dem vernetzten PPS die verzweigten Polymerketten reversibel über physikalische Vernetzungspunkte miteinander verbunden sind, lagern sich die Ketten der gering verzweigten linearen PPS zu hochgeordneten Überstrukturen an. Diese morphologische Struktur spiegelt sich vor allem in den mechanischen Eigenschaften wider. So besitzt lineares PPS vor allem eine höhere Zähigkeit und Reißdehnung als vernetztes.

Der Thermoplast, welcher normalerweise ein elektrischer Nichtleiter ist, kann durch Dotierung in einen organischen Halbleiter umgewandelt werden.[4]

Verwendung[Bearbeiten]

Polyphenylensulfide finden besonders Einsatz für mechanisch, elektrisch, thermisch und chemisch hochbeanspruchbare Formteile im Elektronik- und Fahrzeugsektor.

Lineares PPS kann durch ein breites Spektrum an Verarbeitungsverfahren (Blasformen, Extrusion, Spritzgießen) zu Bauteilen geformt werden, etwa 80 % werden aber im Spritzgießen gefertigt. Im Gegensatz dazu gibt es bei vernetztem PPS Eigenschaftsänderungen, die zu Einschränkungen in der Verarbeitbarkeit führen. Es ist zumeist nur spritzgießbar und nur sehr bedingt extrudierbar.

Für 2007 wurde mit einem weltweiten Verbrauch von mindestens 50.000 t und einem weiter steigenden Bedarf gerechnet.[5]

Handelsnamen[Bearbeiten]

Normen[Bearbeiten]

  • ISO/DIS 28078-1 Norm-Entwurf, 2008–2002 – Kunststoffe – Polyphenylensulfid (PPS-) Formmassen – Teil 1: Bezeichnungssystem und Basis für Spezifikationen
  • ISO/DIS 28078-2 Norm-Entwurf, 2008–2002 – Kunststoffe – Polyphenylensulfid (PPS-) Formmassen – Teil 2: Herstellung von Probekörpern und Bestimmung von Eigenschaften

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f K.Kraft „Polyphenylensulfid (PPS)“ Kunststoffe 77 (1987) 10, S. 1023–1027.
  2. Fortron Datenblatt, s. Weblinks.
  3. Diese Substanz wurde in Bezug auf ihre Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  4. David Parker, Jan Bussink, Hendrik T. van de Grampel, Gary W. Wheatley, Ernst-Ulrich Dorf, Edgar Ostlinning, Klaus Reinking: Polymers, High-Temperature, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH: Weinheim, doi:10.1002/14356007.a21 449.
  5. Gunther Reitzel „Polyphenylensulfid (PPS)“ in Kunststoffe 10/2007, S. 124.