Poliparafenilensolfuro: sintesi, proprietà, usi

Il poliparafenilensolfuro (PPS) è un polimero termoplastico tecnico ad alte prestazioni caratterizzato da un’insolita combinazione di proprietà che vanno dalle prestazioni alle alte temperature alla stabilità dimensionale e alle eccellenti proprietà di isolamento elettrico.

Il poliparafenilensolfuro è noto per l’eccellente stabilità dimensionale e l’impareggiabile resistenza chimica, presenta un’elevata stabilità termica, che consente al materiale di mantenere molte delle sue altre qualità in un ampio intervallo di temperature.  Il PPS rinforzato con fibra di carbonio e fibra vetro offre maggiore resistenza, rigidità, resistenza alla fatica e numerose altre proprietà meccaniche desiderabili.

La struttura del poliparafenilensolfuro è costituita da una serie di anelli aromatici disostituiti alternati ( unità p -fenilene) e atomi di zolfo bivalenti (legami solfuro)

Sintesi del poliparafenilensolfuro

Edmonds e Hill sintetizzarono il poliparafenilensolfuro mentre lavoravano alla Philips Petroleum e tale metodo, detto Processo Philips fu brevettato nel 1967 con il marchio Ryton

È  prodotto dalla reazione tra solfuro di sodio e p-diclorobenzene in un solvente polare come N-metilpirrolidone e a una temperatura di circa 250°C

Nel processo Philips, il prodotto ottenuto ha un basso peso molecolare e può essere utilizzato per applicazioni di rivestimento. Per poter procedere a stampaggio o estrusione, il PPS è polimerizzato attorno al suo punto di fusione in presenza di una piccola quantità di aria.

Ciò comporta un aumento del peso molecolare e della tenacità, diminuzione della solubilità e della cristallinità. A seconda delle condizioni può essere lineare o ramificato. Aumentando il peso molecolare mediante una reazione di reticolazione termica in presenza di ossigeno, sono state migliorate sia la lavorazione che le proprietà meccaniche.

Proprietà

Il poliparafenilensolfuro è un polimero semicristallino con cella unitaria è ortorombica.

Il calore di fusione per un cristallo PPS ideale è calcolato come pari a 112 J/g

A seconda della storia termica, del peso molecolare e della linearità o reticolazioni il grado di cristallinità varia da 0.30 a 0.45%. Il PPS ha caratteristiche di elevata resistenza e rigidità e bassa degradazione anche in condizioni di alta temperatura. Può resistere a 260°C per un breve periodo e essere utilizzato al di sotto di 200°C per lungo tempo senza l’aggiunta di ritardanti di fiamma. Grazie alla sua bassa viscosità , il poliparafenilensolfuro può essere stampato con carichi elevati di riempitivi e rinforzi.

È  un materiale polimerico lineare di colore biancastro di modesto peso molecolare e resistenza meccanica. Se riscaldato al di sopra della sua temperatura di transizione vetrosa (Tg ~85°C), cristallizza rapidamente.

Mostra una buona resistenza chimica agli alcoli, chetoni, composti alifatici clorurati, esteri, ammoniaca. Tuttavia è sensibile all’acido cloridrico diluito, all’acido nitrico e all’acido solforico mentre è insensibile all’umidità e ha una buona resistenza agli agenti atmosferici. Tuttavia, in caso di esposizione a lungo termine a condizioni ossidanti come ad esempio acido nitrico concentrato, lo zolfo subisce ossidazione per formare specie SOx _.

Ha una notevole stabilità contro l’idrolisi insieme a un elevato rapporto resistenza/peso con facile lavorabilità ed è un potenziale candidato per la realizzazione di valvole di rilascio della pressione nelle industrie chimiche, rivestimenti protettivi e misuratori di portata. Questa combinazione unica di proprietà spiega perché polimeri come il PPS comprendono una classe di materiali denominati “termoplastici ingegneristici”.

Usi

Per le sue proprietà meccaniche e termiche è utilizzato nel settore:

• automobilistico e aerospaziale nei componenti necessari per resistere a temperature elevate, sollecitazioni meccaniche e fluidi corrosivi per autoveicoli.
• elettronico soddisfa i requisiti di prestazione per connettori, prese, relè e interruttori, bobine e imballaggi elettronici
• delle attrezzature industriali come  Ingranaggi , cuscinetti , componenti resistenti all’usura
• industria tessile in  parti di apparecchiature di tintura e stampa

È utilizzato anche negli elettrodomestici  per sostituire metalli e plastiche a prestazioni inferiori in motori, pompe, ventole e componenti vari.

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