Жоғары өнімді термопластикалық полимерлер: Полисульфондар
Polysulfone
Жоғары өнімді полисульфондар: қасиеттері, қолданылуы, PSU, PESU, PPSU түрлері. Поликарбонаттан артық, ыстыққа төзімді термопластик полимерлер туралы біліңіз!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жоғары өнімділіктегі термопластикалық полимерлер класы
Class of high performance thermoplastic polymers
Полисульфондар – жоғары өнімділіктегі термопластикалық полимерлердің бір отбасысы. Бұл полимерлер жоғары температурадағы беріктігімен және тұрақтылығымен белгілі. Техникалық тұрғыдан қолданылатын полисульфондар арил SO2 арил кішібірлігін қамтиды. Шикізаттың және өңдеудің жоғары құнына байланысты полисульфондар арнайы қолдануларда қолданылады және көбінесе поликарбонаттардан жақсы балама болып табылады. Өнеркәсіпте үш полисульфон қолданылады: полисульфон (PSU), полиэтерсульфон (PES/PESU) және полифениленсульфон (PPSU). Оларды 100-ден +200 °C дейін температура диапазонында пайдалануға болады және электр жабдықтарында, көлік құрылысында және медициналық техникада қолданылады. Олар пара байланысқан ароматикалық заттардан, сульфонил топтарынан және эфир топтарынан, сондай-ақ жартылай алкил топтарынан тұрады. Полисульфондар жоғары температураға және тотығуға, сулы және сілтілік ортада гидролизге ерекше төзімділікке және жақсы электрлік қасиеттерге ие.
Polysulfones are a family of high performance thermoplastics. These polymers are known for their toughness and stability at high temperatures. Technically used polysulfones contain an aryl SO2 aryl subunit. Due to the high cost of raw materials and processing, polysulfones are used in specialty applications and often are a superior replacement for polycarbonates. Three polysulfones are used industrially: polysulfone (PSU), polyethersulfone (PES/PESU) and polyphenylene sulfone (PPSU). They can be used in the temperature range from 100 to +200 °C and are used for electrical equipment, in vehicle construction and medical technology. They are composed of para linked aromatics, sulfonyl groups and ether groups and partly also alkyl groups. Polysulfones have outstanding resistance to heat and oxidation, hydrolysis resistance to aqueous and alkaline media and good electrical properties.
Номенклатура
"Полисульфон" термині көбінесе полиарилетерсульфондарды (ПАЭС) білдіреді, себебі коммерциялық тұрғыда тек ароматикалық полисульфондар қолданылады. Бұған қоса, осы полисульфондарда эфирлік топтар міндетті түрде болғандықтан, ПАЭС полиэфирсульфондар (ПЭС), поли(ариленсульфондар) немесе қарапайым полисульфон (ПСУ) деп те аталады.
The term "polysulfone" is normally used for polyarylethersulfones (PAES), since only aromatic polysulfones are used commercially. Furthermore, since ether groups are always present in these polysulfones, PAESs are also referred to as polyether sulfones (PES), poly(arylene sulfone)s or simply polysulfone (PSU).
Құрылыс-мүліктік қатынас
Поли(арил эфир сульфон)дар ароматикалық топтардан, эфирлік топтардан және сульфонил топтарынан құралған. Жеке құрамдас бөліктердің қасиеттерін салыстыру үшін, мысал ретінде тек сульфонил және фенил топтарынан тұратын поли(фенилен сульфон) қолданылуы мүмкін. Екі топ та жылу тұрақтылығы жоғары болғандықтан, поли(фенилен сульфон)ның балқу температурасы өте жоғары (520 °C). Дегенмен, полимерлік тізбектер соншалықты қатаң, поли(фенилен сульфон) (PAS) балқымай тұрып ыдырайды, сондықтан оны термопластикалық әдіспен өңдеу мүмкін емес. Сондықтан тізбектерге икемді элементтер қосу қажет, бұл эфирлік топтар арқылы жүзеге асырылады. Эфирлік топтар полимерлік тізбектердің еркін айналуын қамтамасыз етеді. Бұл балқу температурасын айтарлықтай төмендетіп, сондай-ақ соққыға төзімділігін арттыру арқылы механикалық қасиеттерін жақсартады.
Poly(aryl ether sulfone)s are composed of aromatic groups, ether groups and sulfonyl groups. For a comparison of the properties of individual constituents poly(phenylene sulfone) can serve as an example, which consists of sulfonyl and phenyl groups only. Since both groups are thermally very stable, poly(phenylene sulfone) has an extremely high melting temperature (520 °C). However, the polymer chains are also so rigid that poly(phenylene sulfone) (PAS) decomposes before melting and can thus not be thermoplastically processed. Therefore, flexible elements must be incorporated into the chains, this is done in the form of ether groups. Ether groups allow a free rotation of the polymer chains. This leads to a significantly reduced melting point and also improves the mechanical properties by an increased impact strength.
Қолданбалар
Полисульфон балқытып өңделетін термопластикалық материалдардың ішінде ең жоғары жұмыс температураларының біріне ие. Оның жоғары температураға төзімділігі оны тұтануды баяулатушы ретінде пайдалануға мүмкіндік береді, бірақ оның механикалық күшіне әсер етпейді, әдетте тұтануды баяулатушы заттар қосылғанда күш төмендеуі мүмкін. Оның жоғары гидролиздік тұрақтылығы автоклавта және бумен зарарсыздандыру қажеттілігі туындайтын медициналық қолдануда пайдалануға мүмкіндік береді. Дегенмен, ол кейбір еріткіштерге төзімсіз және сыртқы факторлардың әсеріне ұшырайды; полимерге басқа материалдар қосу арқылы осы тұрақсыздықтың әсерін азайтуға болады.
Polysulfone has one of the highest service temperatures among all melt processable thermoplastics. Its resistance to high temperatures gives it a role of a flame retardant, without compromising its strength that usually results from addition of flame retardants. Its high hydrolysis stability allows its use in medical applications requiring autoclave and steam sterilization. However, it has low resistance to some solvents and undergoes weathering; this weathering instability can be offset by adding other materials into the polymer.
Мембраналар
Полисульфон мембраналарды қайталанатын қасиеттерімен және 40 нанометрге дейін порларының мөлшерін бақылау мүмкіндігімен оңай өндіруге мүмкіндік береді. Мұндай мембраналар гемодиализ, қалдық суларды қайта пайдалану, тамақ және сусын өңдеу, газды бөлу сияқты қолдануларда қолданылуы мүмкін. Бұл полимерлер автомобиль және электроника өнеркәсіптерінде де қолданылады. Полисульфон мембраналарынан жасалған сүзгі картридждері нейлон немесе полипропилен материалдарымен салыстырғанда, өте төмен қысымда өте жоғары өтімділік көрсетеді. Полисульфон сүзгілерді стерильдеуде сүзгіш материал ретінде қолдануға болады.
Polysulfone allows easy manufacturing of membranes, with reproducible properties and controllable size of pores down to 40 nanometers. Such membranes can be used in applications like hemodialysis, waste water recovery, food and beverage processing, and gas separation. These polymers are also used in the automotive and electronic industries. Filter cartridges made from polysulfone membranes offer extremely high flow rates at very low differential pressures when compared with nylon or polypropylene media. Polysulfone can be used as filtration media in filter sterilization.
Материалдар
Полисульфон шыны талшықтармен күшейтілуі мүмкін. Соның нәтижесінде алынған композиттік материалдың созу беріктігі екі есеге, ал Янг модулі үш есеге артады.
Polysulfone can be reinforced with glass fibers. The resulting composite material has twice the tensile strength and three times increase of its Young's modulus.
Отын элементтері
Полисульфон көбінесе сополимер ретінде қолданылады. Жақында сульфондалған полиэфирсульфондар (SPES) отын жасушаларындағы жоғары төзімді протон алмасу мембраналары үшін көптеген басқа ароматты көмірсутек негізіндегі полимерлердің арасында перспективалы материал ретінде зерттелді. Бірнеше шолуларда осы жұмыстар бойынша көптеген есептерден алынған төзімділіктегі жетістіктер туралы баяндалған. SPES-ті отын жасушаларында қолданудағы ең үлкен қиындық – оның химиялық төзімділігін арттыру. Окистелген ортада SPES сульфондық топтардың ажырауына және полимер тізбегінің үзілуіне ұшырайды. Бірақ соңғысы басым; полимер тірегінің беріктігіне байланысты орталық нүктеде үзілу және "жіпті ажырату" механизмі ыдырау механизмі ретінде ұсынылған.
Polysulfone is often used as a copolymer. Recently, sulfonated polyethersulfones (SPES) have been studied as a promising material candidate among many other aromatic hydrocarbon based polymers for highly durable proton exchange membranes in fuel cells. Several reviews have reported progress on durability from many reports on this work. The biggest challenge for SPES application in fuel cells is improving its chemical durability. Under oxidative environment, SPES can undergo sulfonic group detachment and main chain scission. However the latter is more dominant; midpoint scission and unzip mechanism have been proposed as the degradation mechanism depending on the strength of the polymer backbone.
Тамақ-түлік қызмет көрсету саласы
Полисульфонды тағам табалары тағамдарды сақтау, қыздыру және дастарқанға беру үшін қолданылады. Табалар Gastronorm стандарттары бойынша жасалған және полисульфонның табиғи, мөлдір қызғылт түсімен ұсынылады. 40°C-тан 190°C-қа дейінгі кең жұмыс температурасы диапазоны осы табаларды тоңдыру камерасынан тікелей бу үстеліне немесе микротолқынды пешке салуға мүмкіндік береді. Полисульфон тағамның аз ғана ысырап болуын және оңай тазалануын қамтамасыз ететін жабыспайтын беткейді ұсынады.
Polysulfone food pans are used for the storage, heating, and serving of foods. The pans are made to Gastronorm standards and are available in the natural transparent amber colour of polysulfone. The wide working temperature range of 40°C to 190°C allow these pans to go from a deep freezer directly to a steam table or microwave oven. Polysulfone provides a non stick surface for minimal food wastage and easy cleaning.