Разновидности инженерных пластиков. Полиарилэфирсульфоны (PAES). Часть 5

Температура стеклования полисульфонов, полученных с помощью нуклеофильной поликонденсации, может быть подобрана путем выбора бисфенола. Высокая температура стеклования Tg обусловлена жесткими фенильными кольцами в основной цепи. Это также относится к сульфоновой группе. Сильные дипольные взаимодействия и ограниченное вращение ароматических звеньев относительно других групп способствуют жесткости молекулы. Другие соединительные группы могут приводить к увеличению или уменьшению жесткости полимерной цепи и Tg в зависимости от полярности и конформационной свободы, придаваемой этими группами. В дополнение к устойчивости к разрушению при высоких температурах, полисульфоны сохраняют свои механические свойства при высоких температурах без армирования. Влияние температуры на поведение растягивающего напряжения PSF показывает, что сохранение полезных свойств распространяется на температуру до +150 °C для PSF. Этот полезный температурный диапазон приближается уже к +180 °C для PES и PPSF.

Полисульфоны проявляют превосходную внутреннюю огнестойкость, которая является критической во многих конечных применениях. Сопротивление горению превышает характеристики многих конструкционных полимеров. Из-за полностью ароматической природы PES и PPSF, они демонстрируют выдающуюся огнестойкость и выделяют очень мало тепла и дыма во время сгорания. Свойства воспламеняемости PSF, PES и PPSF высоки, но устойчивость к воспламенению всех трех сульфоновых полимеров может быть еще более улучшена за счет использования негалогенных антипиренов. Такие огнестойкие марки доступны в продаже. Полисульфоны проявляют и превосходные диэлектрические свойства. Они обладают высокой диэлектрической прочностью и низкой диэлектрической проницаемостью. Они также демонстрируют низкие диэлектрические потери. Поскольку они являются аморфными, электрические свойства, такие как диэлектрическая проницаемость и коэффициент рассеяния, являются стабильными в широком диапазоне температур. Они также стабильны в широком диапазоне частот. Желаемые электрические свойства в сочетании с привлекательными свойствами воспламеняемости сделали полисульфоны успешными во многих электрических и электронных изоляционных, коммерческих машинах и осветительных устройствах.

Для полисульфонов наиболее проблемными растворителями являются ароматические соединения, хлорированные углеводороды, кетоны и сложные эфиры. Устойчивость коммерчески доступных полисульфонов обычно улучшается на порядок в такой последовательности: PSF < PES < PPSF. Точный механизм растрескивания под воздействием окружающей среды до конца не изучен, но он включает ослабление вторичных связей между соседними полимерными цепями из-за растворимости и диффузии химического вещества в полимер. Такое поведение вызывает небольшие трещины на поверхности полимера. Если образуется много трещин, то напряжение в полимере уменьшается, и растрескивание предотвращается или задерживается. Если при воздействии агрессивного растворителя образуется лишь небольшое количество трещин, они растут и распространяются в большие трещины, которые могут привести к катастрофическому разрушению готового изделия. Можно улучшить ESCR полисульфонов за счет использования армирования стекловолокном или другого волокнистого армирования, такого как углеродное волокно. Этот подход весьма успешен, если рассматриваемый растворитель не набухает и не растворяет полимер. В отличие от их реакции на некоторые органические среды, полисульфоны обладают превосходной устойчивостью к гидролизу в горячих водных средах, таких как кипящая вода.

Устойчивость также превосходна по отношению к минеральным кислотам и щелочам, а также к солевым растворам. Эта возможность часто является ключевой причиной выбора полисульфонов среди других технических полимеров, таких как поликарбонаты, сложные полиэфиры, полиамиды и полиэфиримиды. Понимание растворимости полисульфонов важно для применений, где полимер должен растворяться, таких как покрытия и мембраны. Растворимость трех коммерческих полисульфонов следует порядку PSF > PES > PPSF. Все три полисульфона могут быть растворены в небольшом количестве высокополярных растворителей с образованием стабильных растворов при комнатной температуре. NMP, DMAc, пиридин и анилин являются подходящими растворителями для полисульфонов. Также пригодны 1,1,2-трихлорэтан и 1,1,2,2-тетрахлорэтан, но они непривлекательны из-за их возможного отрицательного влияния на здоровье, поскольку эти соединения токсичны. Из-за более низкого параметра растворимости PSF он также может растворяться в нескольких менее полярных растворителях, таких как тетрагидрофуран (THF), 1,4-диоксан, хлороформ, дихлорметан и хлорбензол. Выбор растворителя для PES и PPSF меньше, потому что эти полимеры имеют склонность подвергаться кристаллизации, вызванной растворителем, во многих растворителях.