Glossar
PPS - Polyphenylensulfid (Ryton®)
Polyphenylensulfid andere Bezeichnungen: Poly(1,4-phenylensulfid); Poly(thio-p,p'-phenylen); Phenylsulfidharz Kurzzeichen: PPS CAS-Nr.: 25212-74-2 (ist identisch mit CAS-Nr. 26125-40-6) |
Wichtige Handelsnamen und Markeneigner AMORVON® - Dainippon Ink. & Chemicals |
Geschichtliches Die Umsetzung von p-Dichlorbenzol (C6H4Cl2) mit Natriumpolysulfid (Na2Sx) oder sogenannter Schwefelleber, ein zu großen Teilen aus Kaliumpolysulfid (K2Sx) bestehendes, schwefelhaltiges Stoffgemisch, zu Polyphenylensulfid, ist schon im Jahre 1888 von dem Franzosen Carles Friedel (1832-1899), der seit 1884 als Nachfolger von Charles Adolphe Wurtz (1817-1884) die Professur für Organische Chemie an der Pariser École de Médecine inne hatte, und dem Amerikaner James Mason Crafts (1839-1917) in gemeinsamer Arbeit entdeckt worden. Zuvor hatten beide bereits die von Metallhalogeniden katalysierte Umsetzung von Aromaten mit Alkylhalogeniden in unpolaren Lösungsmitteln zu alkylierten Aromaten erforscht. Dieser Reaktionstyp, der eine der wichtigsten Grundreaktionen der organischen Synthesechemie darstellt, ist mit beider Namen als Friedl-Crafts-Reaktion in die Chemiegeschichte eingegangen. |
Allgemeine Beschreibung Polyphenylensulfid mit dem technischen Kürzel PPS ist ein teilkristalliner, thermoplastischer Kunststoff der neueren Generation, wenngleich er schon seit dem Jahre 1888 bekannt ist. PPS zeichnet sich durch hohe mechanische Festigkeit aus, ist thermisch belastbarbar, weitgehend chemikalienbeständig und weist dazu gute elektrische Isoliereigenschaften auf. Für Gase ist PPS nahezu undurchlässig. |
Verarbeitung/Verwendung Polyphenylensulfid schmilzt unzersetzt bei Temperaturen um +280 °C und ist zwischen +340 °C und +370 °C gut formbar. Der nicht brennbare Kunststoff wird durch Spritzgießen, Blasformen oder Extrudieren zu thermisch und mechanisch stark beanspruchbaren Abdeckungen, Gehäusen und Formteilen für den Maschinen-und Elektrobau, den Chemieanlagenbau und Automobilbau verarbeitet. Oft werden dafür glasfasergefüllte PPS-Qualitäten (PPS-GF) mit wesentlich verbesserter Kerbschlagfestigkeit bevorzugt, wie beispielsweise für Pumpenköpfe von Mikro-Membranförderpumpen der Baureihe RCT-NPM-NF von Reichelt Chemietechnik. Je nach Füllstoffgehalt im Kunststoff, der für Glasfasern bis zu 40 % betragen kann, nimmt allerdings das spezifische Materialgewicht deutlich zu, während die Gleiteigenschaften hingegen rapide abnehmen. Für PPS-Formteile mit nicht eingeschränkten Gleiteigenschaften werden daher statt Glasfasern vor allem Gemische aus PTFE, Graphit und Kohlefasern als Füllstoffe eingesetzt. |
Chemische Eigenschaften Polyphenylensulfid ist ein schwefelverbrückter Poly-Aromat, der den Polyarylenthioethern zuzuordnen ist. Er kann sowohl lineare, gegeneinander bewegliche Polymerstränge ausbilden, wie das nachstehende Formelschema (a) veranschaulicht
als auch vernetzte Makromoleküle, die sich, wie im Formelschema (b) andeutet ist, über schwache Nebenvalenzen der Schwefelbrücken realisieren und das Makromolekül insgesamt versteifen:
Moderne Syntheseverfahren sind darauf ausgelegt, die Vernetzung weitgehend zu minimieren, weil sie die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs ungünstig beeinflusst und die Verarbeitung erschwert. Auf die chemischen Eigenschaften des Kunststoffs nehmen die schwachen Schwefel-Schwefel-Bindungen hingegen kaum merklichen Einfluss. |
Technische Daten | |
Die nachstehenden Daten gelten, soweit nicht anders angegeben, für lineares, ungefülltes PPS üblicher Handelsqualität. Sie können von denen anderer PPS-Handelsqualitäten erheblich abweichen. |
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allgemeine Eigenschaften | |
Farbe | |
PPS | gelbstichig-weiß |
PPS-GF (40%) | meist schwarz eingefärbt |
Dichte | |
PPS | 1,34 g / cm3 |
PPS-GF (40%) | bis 2,1 g / cm3 |
Sauerstoffindex (LOI) | > 40 % |
Brandklasse (UL 94) | V-0 |
Wasseraufnahme | ≤ 0,05 % |
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thermische Eigenschaften | |
Schmelzpunkt | > +280 °C |
maximale Einsatztemperatur | |
dauerhaft | bis +240 °C |
kurzzeitig | bis +260 °C |
linearer Ausdehnungskoeffizient | bis 5 x 10-5 / K |
Wärmeleitfähigkeit | 0,3 W / K • m |
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elektrische Eigenschaften | |
Dielektrizitätskonstante | |
50 Hz | 3,9 |
1 MHz | 3,8 |
Durchschlagfestigkeit | > 20 KV / mm |
Oberflächenwiderstand | 5 x 1016 Ω |
spezifischer Durchgangswiderstand |
> 1015 Ω • cm |
mechanische Eigenschaften [alle Werte für PPS-GF (40%)] | |
Elastizitätsmodul | 6 x 104 MPa |
Reißfestigkeit | 1,85 x 102 MPa |
Charpy-Schlagzähigkeit | 45 KJ / m2 |
Charpy-Kerbschlagzähigkeit | 2,5 KJ / m2 |
Bruchdehnung |
1,9 % |
chemische Beständigkeit | |
Alkohole, Ketone | beständig |
alipatische Kohlenwasserstoffe | beständig |
aromatische Kohlenwasserstoffe | bedingt beständig |
Kraftstoffe | beständig |
Fette und Öle | bedingt beständig |
Trichlorethylen, Perchlorethylen | beständig |
Säuren | beständig |
oxidierende Säuren | unbeständig |
Alkalilaugen | beständig |
Heißwasser | beständig |
Witterung und UV-Strahlung |
unbeständig |
Weiterführende Literatur 1.) J. T. Edmonts, H. W. Hill, US Patent No. 33.354.129 [1963] 2.) R. W. Campell, US Patent No. 3.867.356 [1975] 3.) dto., No. 3.919.177 [1975] 4.) K. Kraft, Polyphenylendidulfid, Kunststoffe 77 [1987), p. 1023 ff, ISSN 0023-5563 5.) G. Reitzel, Polyphenylidensulfid, Kunststoffe 97 [2007], p. 124 ff, ISSN 0023-5563 6.) W. Kaiser, Kunststoffchemie für Ingenieure,3. Aufl.,Carl Hanser Verlag [2011],ISBN 978-3-446-43047-1. |