Разновидности инженерных пластиков. Полиарилэфирсульфоны (PAES). Часть 4

Другой особенностью сульфоновых полимеров является их высокий показатель преломления, который обусловлен высокоароматической природой основной цепи. Показатели преломления существенно выше, чем у других аморфных материалов, изготовленных из олефиновых или других алифатических основных цепей. Показатели преломления PSF, PES и PPSF увеличиваются на порядок в такой последовательности: PSF < PES < PPSF, следуя порядку увеличения ароматичности в основной цепи полимера. Функция высокого показателя преломления представляет интерес для некоторых применений оптических и оптоэлектронных линз, поскольку она обеспечивает более высокую мощность изгиба света для данной кривизны или толщины линзы. Аморфный характер полисульфонов также способствует минимальным и изотропным усадкам при охлаждении во время и после изготовления расплава. Это также приводит к стабильности размеров в течение срока службы готовой детали, которая может использоваться в различных тепловых средах. Эта превосходная стабильность размеров делает полисульфоны отличным выбором для многих структурных, инженерных и особенно электронных применений.

Одной из иллюстраций изменения свойств с основной структурой является поглощение влаги. Из-за сульфоновой составляющей полисульфоны являются слегка гигроскопичными. PES содержит примерно вдвое больше содержания сульфоновых групп в своей основной цепи по сравнению с PSF и PPSF. Кроме того, поскольку PSF синтезируется из бисфенола А, он содержит гидрофобное изопропилиденовое звено. В результате PES является наиболее гигроскопичным из трех полисульфонов, в то время как PSF является наименее гигроскопичным. Минимизация поглощения влаги в пластиковом материале обычно желательна для многих применений. Одна из причин заключается в том, что поглощенная вода расширяет линейные размеры полисульфонов примерно на 0,010-0,012% на каждые 0,1 % поглощенной влаги. Это изменение довольно мало, но может быть важным в проектах приложений, где требуются чрезвычайно жесткие допуски на размеры. Поглощенная влага также может слегка пластифицировать смолу, что может привести к некоторому снижению жесткости и прочности, если пластик находится в горячей и влажной среде. Впрочем, этот эффект невелик и может быть компенсирован особенностями конструкции детали.

Первый включает поворот на 180 ° ароматических единиц вокруг эфирной связи. Второй механизм представляет собой согласованное движение сульфоновой группы с комплексной поглощенной водой. Присутствие воды увеличивает величину пика β-перехода, хотя этот пик все еще существует в отсутствие воды. Влияние структуры основания полисульфона на Tg релаксации или переходы второго порядка подробнее обсуждаются в специальной литературе. Механические свойства при комнатной температуре полисульфонов на основе бисфенола-A, бисфенола-S и бифенола также несколько различаются, хотя нужно заметить, что свойства этих трех полимеров при растяжении и изгибе вполне сопоставимы, но с некоторыми различиями. Поскольку PES является более жесткой молекулой, полимер проявляет более высокую прочность и жесткость, чем PSF и PPSF. Удлинение выхода для PPSF выше, чем у PES или PSF. Одной из уникальных особенностей PPSF является его «сверхпрочное» поведение, которое демонстрируется высокой ударной вязкостью по Изоду с надрезом. Кроме того, он способен поддерживать большую часть этой пластичности, что способствует эффективному поглощению и рассеиванию энергии удара после продолжительного воздействия тепла и влаги.

Свойства на растяжение и изгиб могут быть улучшены путем добавления обычных волокнистых армирующих наполнителей, таких как рубленое стекловолокно или углеродное волокно. Хотя эти наполнители обеспечивают увеличение прочности и жесткости, такие улучшения могут сопровождаться снижением ударопрочности. К счастью, армированные стекловолокном полисульфоны по-прежнему обладают практической прочностью. Механические свойства при температуре окружающей среды для усиленных PSF, PES и PPSF также вполне сопоставимы: имеются лишь небольшие различия в механических свойствах при очень простых условиях нагрузки. Эти значения являются типичными для коммерчески доступных PSF, PES и PPSF с практической молекулярной массой. Когда кто-то рассматривает полимер для конкретного конечного применения, очень важно также учитывать другие факторы срока службы, такие как свойства ползучести и усталости, а также температуру и другие факторы окружающей среды. И следующую часть мы начнем с описания термических свойств различных сульфоновых полимеров из группы PAES.