Polyphenylensulfid

Strukturformel

Allgemeines
Name	Polyphenylensulfid
Andere Namen	Poly(thio-p-phenylen) PPS
CAS-Nummer	26125-40-6 oder 25212-74-2
Art des Polymers	Thermoplast
Monomer
Monomer	Phenylensulfid
Summenformel	C₆H₄S
Molare Masse	108,16 g/mol
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]
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

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

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.^[3]

Verwendung

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.^[4]

Handelsnamen

Tedur® (lineares PPS) von Albis Plastic
DIC.PPS von DIC Corporation
Fortron® von Ticona, lineares Material
Petcoal® von Tosoh
Ryton® von Chevron Phillips, das hauptsächlich als vernetztes Material am Markt positioniert ist
Torelina™ Toray

Normen

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

Einzelnachweise

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 ^1,5 K.Kraft „Polyphenylensulfid (PPS)“ Kunststoffe 77 (1987) 10, S. 1023–1027
↑ Fortron Datenblatt, s. Weblinks
↑ 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
↑ Gunther Reitzel „Polyphenylensulfid (PPS)“ in Kunststoffe 10/2007, S. 124

Weblinks

[PPS-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 ^1,5 K.Kraft „Polyphenylensulfid (PPS)“ Kunststoffe 77 (1987) 10, S. 1023–1027

[2] Fortron Datenblatt, s. Weblinks

[Parker-3] 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

[4] Gunther Reitzel „Polyphenylensulfid (PPS)“ in Kunststoffe 10/2007, S. 124

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