?聚苯硫醚PPS的分子結(jié)構(gòu)由苯環(huán)與硫原子交互排列，構(gòu)型整齊，易形成熱穩(wěn)定性較高的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。同時(shí)，其分子結(jié)構(gòu)使 PPS材料具有了高度穩(wěn)定的化學(xué)鍵特性，苯環(huán)結(jié)構(gòu)使PPS具有較大的剛性，而硫醚鍵(-S-)則提供了一定的柔順性。

獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)使PPS材料具有很多優(yōu)于其它工程塑料的性能，例如PPS材料的剛性較高，純PPS的彎曲模量為3.8GPa，增強(qiáng)改性后可以達(dá)到12.6GPa。其耐熱性能優(yōu)異，短期耐熱可以達(dá)到 260℃，且能在200~240℃下長期使用。PPS的介電常數(shù)及介電損耗角正切值均較低，并且在較大的頻率和溫度范圍內(nèi)變化較小。另外，其還具有吸水率較低，阻燃性較好，耐化學(xué)腐蝕性較好等特性。

PPS材料在力學(xué)性能、耐熱、阻燃及電學(xué)性能等方面綜合優(yōu)勢突出，改性PPS材料在電子、精密儀器、汽車、國防、石油化工等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，特別是在近幾年熱門的新能源及5G通訊領(lǐng)域，更利于發(fā)揮PPS材料的優(yōu)勢。

在汽車領(lǐng)域，經(jīng)過增強(qiáng)改性后的PPS材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，能夠替代金屬材料，在減輕汽車零部件重量的同時(shí)，還能降低采購成本。另外，由于其絕緣耐高溫的特性，在汽車的電氣系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)組件等系統(tǒng)，共計(jì)上百種零件中均有應(yīng)用。近幾年，隨著新能源汽車的發(fā)展，PPS材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用得到進(jìn)一步擴(kuò)展，尤其是在新能源汽車的動力電池模組中，主要應(yīng)用于電池支架、絕緣蓋板、鋰電池隔膜等領(lǐng)域。

另外，PPS材料的介電常數(shù)較低，且在較大的頻率和溫度范圍內(nèi)差異較小，而5G通訊為了提高數(shù)據(jù)傳輸速度，采用了極高頻的毫米波波段，導(dǎo)致其在傳播過程中的衰減較大，因此，為了保證信號傳輸速度，減少信號損失，介電性能優(yōu)異的PPS材料具有較大應(yīng)用價(jià)值。PPS 材料應(yīng)用主要包括5G通訊設(shè)備，數(shù)據(jù)通訊等智能終端，以及5G衍生行業(yè)，如智慧生態(tài)物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

• PPS 材料在新能源及5G通訊領(lǐng)域的研究進(jìn)展

1 增強(qiáng)增韌改性

PPS雖然具有眾多優(yōu)異的性能，但是其脆性較大，沖擊性能較差，因此，PPS材料通常需要經(jīng)過改性后進(jìn)行使用。改性方法主要包括熱交聯(lián)改性及與其它組分共混改性，具體改性體系包括無機(jī)粒子填充、玻纖/碳纖增強(qiáng)、合金共混改性、彈性體增韌等。

關(guān)于纖維增強(qiáng)PPS材料的研究較多，其增強(qiáng)機(jī)理主要包括2方面: (1) 纖維體系能承載部分載荷，從而避免應(yīng)力集中; (2)其能吸收沖擊時(shí)產(chǎn)生的部分能量，避免已經(jīng)形成的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)散。

將不同工程塑料進(jìn)行共混改性，實(shí)現(xiàn)性能互補(bǔ)，也是改性方法之一。如聚亞苯基砜/聚苯硫醚共混物體系，改善了聚亞苯基砜吸水率較高、耐溶劑性較差及PPS抗沖擊性能較差的缺陷，實(shí)現(xiàn)了互相補(bǔ)充和完善。

     彈性體增韌塑料

彈性體材料的抗沖擊性能較好，與PPS材料復(fù)合后，當(dāng)材料受到外力沖擊時(shí)，作為應(yīng)力集中點(diǎn)，引發(fā)大量銀紋，吸收了大量能量，使復(fù)合材料的沖擊性能顯著提升。研究結(jié)果表明，添加POE-g-MAH增韌體系后，MAH基團(tuán)能增強(qiáng)其與PPS及玻纖的界面作用，從而更加有效地吸收沖擊能量。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度提升25%，是PPS/GF體系的高效增韌改性劑。

2 導(dǎo)熱改性

PPS作為高分子材料，與金屬材料及無機(jī)非金屬材料相比，其導(dǎo)熱性能較低，導(dǎo)熱系數(shù)普遍低于0.5W/(m·K)。為了滿足特定的應(yīng)用場景，如新能源汽車動力電池及5G通訊在高頻工作環(huán)境下散熱，需要對PPS材料進(jìn)行導(dǎo)熱改性。

目前，改性方法主要包括采用金屬填料及無機(jī)材料進(jìn)行填充，其中，金屬填料對于導(dǎo)熱性能的提升顯著，但降低了絕緣性能，不適用于需要散熱絕緣的場合。無機(jī)填料主要包括氧化物、氮化物、碳化物、無機(jī)碳材料等。

對填充型導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料而言，其導(dǎo)熱性能主要依賴于聚合物基體和填料之間的協(xié)同作用。隨填料含量增加，導(dǎo)熱粒子相互接觸，在基體內(nèi)部形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，傳遞熱量，實(shí)現(xiàn)提升復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能則主要取決于填料的導(dǎo)熱性，同時(shí)也受填料形狀、種類、粒徑尺寸、組分構(gòu)成等因素的影響。

氧化物及氮化物，如氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂等，導(dǎo)熱性能均較好。采用氧化鎂對PPS材料進(jìn)行導(dǎo)熱改性，氧化鎂填料含量增加到一定程度，能形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，導(dǎo)熱系數(shù)變化明顯，最高可以達(dá)到1.61 W/(m·K)。

氮化硼粉末

氮化物相對而言，是一種更高效的導(dǎo)熱填料，通過先制備BN/PPS核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合顆粒，再進(jìn)行熱壓工藝，可以得到具有三維相分離結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。當(dāng)體系氮化硼含量為40%時(shí)，制備的復(fù)合材料的導(dǎo)熱率可以達(dá)到 4.15 W/(m·K)，與共混方法制備的BN/PPS為2.45W/(m·K)相比，熱導(dǎo)率提高了1.69倍。二維的BN微片在PPS基體中形成了有效的三維導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，熱流能夠沿著該通道順利傳輸，提高了其導(dǎo)熱性能。

碳材料，如石墨烯、碳納米管等，也是一種高效的無機(jī)導(dǎo)熱填料。Gu等對石墨烯進(jìn)行處理，然后將其與PPS混合，當(dāng)功能化石墨烯含量較低時(shí)，PPS復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能明顯提升。當(dāng)其體積分?jǐn)?shù)為29.3% 時(shí)，改性石墨烯在PPS基體中形成了較好的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)最高能達(dá)到4. 414 W/(m·K) 。

碳纖維在微觀上是亂層石墨結(jié)構(gòu)，且單層石墨結(jié)構(gòu)主要沿長絲方向排布，因此，在長絲方向具有較好的導(dǎo)熱性能，作為導(dǎo)熱填料時(shí)，既可在一定程度上改善導(dǎo)熱通路，也能起到增強(qiáng)作用。以PPS材料為基體，以中間相瀝青基碳纖維為增強(qiáng)材料，當(dāng)碳纖維含量為20%時(shí)，導(dǎo)熱率達(dá)最高為1.88 W/(m·K)。

3 低介電改性

常規(guī)PPS材料的介電常數(shù)一般在3.4~3.5，應(yīng)用于5G通訊等設(shè)備時(shí)，為提高傳輸效率，降低損耗，需要對介電性能進(jìn)一步改進(jìn)。目前改性的方法主要包括合金共混改性，低介電填料改性，以及通過特殊生產(chǎn)工藝改變材料的微觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與形態(tài)。

合金共混改性及低介電填料改性主要是通過加入低介電組分，降低復(fù)合體系的介電常數(shù)。采用液晶聚合物(LCP)和PPS合金共混，同時(shí)添加了增韌相容劑，改善兩者的相容性。制備的復(fù)合材料兼具LCP和PPS材料的優(yōu)良性能，并且在1MHz時(shí)，合金體系的介電常數(shù)最優(yōu)可以達(dá)到2.5。

另外，通過添加介電常數(shù)較低的填料，如空心玻璃微珠及低介電玻纖等，也能有效降低PPS復(fù)合材料介電常數(shù)，在擠出成型后能夠?qū)PS介電常數(shù)降低到3以下，同時(shí)在－40~120℃ 范圍內(nèi)表現(xiàn)較穩(wěn)定。將低介電無機(jī)填料進(jìn)行表面偶聯(lián)化處理后，可以進(jìn)一步改善復(fù)合材料的強(qiáng)度及介電性能，制備得到的低介電PPS復(fù)合材料具有力學(xué)性能較高，電氣絕緣性能穩(wěn)定，加工工藝簡便等特點(diǎn)。

空心玻璃微珠

改變材料微觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是通過添加發(fā)泡體系或使用微發(fā)泡工藝，在材料中引入泡孔結(jié)構(gòu)，提高材料的孔隙率，從而達(dá)到降低材料介電常數(shù)的目的。在PPS/PES和PPS/PEEK共混物體系中，微孔發(fā)泡后，共混物的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度均增大，介電常數(shù)降低。且研究表明，納米孔與微孔材料相比，具有更優(yōu)異的力學(xué)性能，但是對介電性能影響較小。

4 復(fù)合膜改性

鋰離子電池隔膜是鋰離子電池的核心部分，主要作用是將鋰電池的正負(fù)極分隔開，防止兩極接觸，發(fā)生短路，僅允許電解質(zhì)離子通過。目前，使用較多的是聚烯烴材料隔膜，但是其電解液浸潤性及熱穩(wěn)定性較差，在高溫時(shí)有明顯的收縮熔融現(xiàn) 象。

PPS材料具有良好的熱穩(wěn)定性及耐化學(xué)腐蝕性，適用于對電池性能要求較高的3C及新能源汽車產(chǎn)業(yè)，目前改性方法主要包括對PPS隔膜表面涂覆制備復(fù)合隔膜，以及原位復(fù)合技術(shù)。

通過非織造方法將纖維進(jìn)行隨機(jī)排列，形成纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但制成的無紡布孔徑較大且分布不均勻，需要通過化學(xué)或物理方法進(jìn)行加固成膜，改善無紡布隔膜的透氣率和吸液率。王羅新等將對位芳綸納米纖維懸浮分散液涂覆在熔噴PPS無紡布基膜上，然后進(jìn)行干燥及熱軋?zhí)幚?，得到一種熔噴PPS無紡布/對位芳綸納米纖維復(fù)合隔膜，薄膜孔徑最低可以達(dá)到0.1μm，有效解決了無紡布隔膜的孔徑較大及分布不均勻的問題，且能保證隔膜的熱穩(wěn)定性、離子導(dǎo)電性能及親液性能。

結(jié)合產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的成本等因素，在該基礎(chǔ)上進(jìn)行了改性，以PPS無紡布為支撐材料，聚乙烯基硅氧烷(PVS)為涂覆材料，通過物理涂覆及干燥、熱壓處理，制備了PVS/PPS無紡布復(fù)合鋰離子電池隔膜，與傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜相比，雖然厚度增加，但是仍具有良好的浸潤性能，較發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)，且比聚烯烴隔膜的放電比容量更高。

原位復(fù)合隔膜中的有機(jī)相能包裹住陶瓷顆粒及纖維，解決了涂層在表面脫落的問題，同時(shí)能夠形成均一的開放式孔洞結(jié)構(gòu)，但是由于團(tuán)聚問題，填料的用量受到了限制。通過將PPS溶解于高沸點(diǎn)溶劑中，配制成均相溶液，然后利用流延機(jī)擠出并激冷，得到孔中含有高沸點(diǎn)溶劑的固體PPS多孔膜，再利用低沸點(diǎn)溶劑將PPS多孔膜中的高沸點(diǎn)溶劑浸出，烘干，對烘干的薄膜進(jìn)行單向或者雙向拉伸，熱定型，冷卻后得到了聚苯硫醚隔膜，熔點(diǎn)較高、破膜溫度高、阻燃性好、厚度較薄，并且提高了鋰離子電池的安全性。

在改性過程中，界面問題、輕質(zhì)填料復(fù)合工藝及填料相應(yīng)技術(shù)存在缺陷等均是制約PPS改性材料性能提升的重要因素，因此，提高PPS材料與其它組分間的相容性，升級優(yōu)化材料及工藝，進(jìn)行更多以應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)的研究顯得尤為重要。隨著新能源及5G通訊的深入發(fā)展，PPS 材料也將迎來一個(gè)更廣闊的發(fā)展空間。

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