As hastes PPS, abreviação de hastes de sulfeto de polifenileno, são materiais poliméricos longos e sólidos feitos de resina de sulfeto de polifenileno (PPS) por meio de moldagem por extrusão. Sua seção transversal é tipicamente circular (geralmente Φ4-Φ50mm) e seu comprimento é geralmente de 1 metro (personalizável).
A resina PPS é um plástico de engenharia especial cuja estrutura molecular consiste em anéis alternados de benzeno e átomos de enxofre (-C₆H₄-S-)ₙ. Esta estrutura confere-lhe resistência ao calor, estabilidade química e resistência mecânica extremamente altas. As hastes de PPS são produzidas pela fusão e estiramento direcional de partículas de PPS por meio de moldagem por extrusão. As cadeias moleculares longitudinais estão firmemente dispostas, resultando em propriedades mecânicas axiais particularmente excelentes (como resistência à tração e resistência à fluência).
Ⅰ. Principais características e vantagens da haste PPS
1. Resistência a altas temperaturas
Temperatura operacional de longo prazo: 200 ℃ (resistência à temperatura de curto prazo de até 230 ℃), temperatura de distorção de calor (HDT, 1,8 MPa) > 260 ℃ (PPS não modificado), excedendo em muito as hastes de náilon.
Estabilidade térmica: Após 1000 horas de uso contínuo a 200°C, taxa de retenção de resistência à tração > 85%, quase sem deformação por fluência.
2. Resistência à corrosão química
Resistência a ácidos: Nenhum inchaço ou degradação significativa após imersão prolongada em ácido clorídrico 37% e ácido sulfúrico 98% (temperatura ambiente);
Resistência a álcalis: Após imersão em solução de hidróxido de sódio a 50% (80°C) por 1 ano, taxa de retenção de desempenho > 90%;
Resistência a óleo/solvente: Sem corrosão após contato prolongado com óleo lubrificante, óleo hidráulico, gasolina, acetona, etc. (apenas agentes oxidantes fortes, como ácido nítrico concentrado e ácido sulfúrico concentrado podem corroer lentamente).
3. Alta resistência e resistência à fluência
Hastes PPS não modificadas: Resistência à tração > 65 MPa, módulo de flexão > 4 GPa; Varetas de PPS reforçadas com fibra de vidro (por exemplo, 40% GF): Resistência à tração até 170 MPa, módulo > 10 GPa, aproximando-se das ligas de alumínio; Resistência à fluência: Após 1000 horas a 200 ℃ e tensão de 10 MPa, deformação <0,3%.
4. Excelentes propriedades elétricas
Resistividade de volume > 10¹⁶ Ω·cm, resistividade de superfície > 10¹⁵ Ω, constante dielétrica (1MHz) ≈ 3,0, fator de perda < 0,001; Resistência ao arco > 120s (superando em muito as hastes de náilon), adequada para aplicações de isolamento de alta tensão (por exemplo, suportes de transformadores).
5. Outras vantagens
Retardo de chama: Contém enxofre, atingindo classificação UL94 V-0 (0,4 mm de espessura) sem a necessidade de adição de retardadores de chama, com emissão de fumaça extremamente baixa;
Estabilidade Dimensional: Absorção de umidade <0,02%, deformação mínima sob condições de alta temperatura e umidade;
Baixo atrito: As hastes de PPS não modificadas têm um coeficiente de atrito ≈0,3-0,4 (pode ser reduzido para 0,1-0,2 após o enchimento com PTFE), exibindo propriedades autolubrificantes superiores em comparação com a maioria dos plásticos de engenharia.
Ⅱ. Principais indústrias de aplicação de barras PPS ( barras de sulfeto de polifenileno)
As hastes PPS, com suas vantagens abrangentes de "resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão, alta resistência e leveza", são amplamente utilizadas em campos industriais com alta confiabilidade e condições operacionais adversas, especificamente como segue:
1. Indústria de Proteção Química e Ambiental
Componentes de bombas e válvulas: Eixos de bombas e hastes de válvulas resistentes à corrosão (substituindo o aço inoxidável para evitar ferrugem e emperramento);
Partes internas do vaso de reação: Hastes de suporte das pás de agitação, suportes de placas guia (resistentes a meios de reação ácidos e alcalinos/alta temperatura);
Tratamento de gases de escape: Colunas de suporte isolantes e hastes guia resistentes à corrosão em equipamentos de dessulfurização e desnitrificação (resistentes à corrosão de SO₂ e NOx).
2. Indústria Eletrônica e Elétrica
Componentes de suporte isolante: Tirantes isolantes em quadros de alta tensão, eixos de enrolamento de transformadores (resistência de arco, resistência de escoamento);
Conectores: Blocos terminais resistentes a altas temperaturas, colunas de suporte de dissipação de calor da fonte de alimentação do driver LED (substituindo a cerâmica para reduzir custos);
Equipamento semicondutor: Eixos guia de braço robótico de transferência de wafer (resistentes à corrosão de plasma, ambiente de vácuo).
3. Indústria de fabricação de máquinas
Componentes da Transmissão: Buchas e engrenagens lubrificadas isentas de óleo (preenchidas com hastes PPS modificadas em PTFE/grafite, baixo coeficiente de atrito);
Moldes de Precisão: Pinos ejetores para moldes de injeção (resistentes à corrosão por fusão em alta temperatura, substituindo o cobre-berílio, reduzindo custos);
Ferramentas e acessórios: Hastes de posicionamento para moldes de prensagem a quente em alta temperatura (não deformação de longo prazo a 200 ℃).
4. Automotivo e Aeroespacial
Periféricos do motor: hastes de suporte da carcaça do sensor do turbocompressor, eixos de transmissão da bomba de óleo (resistentes a 200 ℃ óleo do motor/gás de escape);
Veículos de Novas Energias: Hastes de fixação isolantes do conjunto de baterias, componentes de suporte para dissipação de calor do controlador do motor (resistentes a alta tensão e descarga corona);
Componentes Aeroespaciais: Componentes estruturais leves (substituindo ligas de alumínio, reduzindo o peso em 30% e eliminando a necessidade de tratamento anticorrosivo superficial).
5. Outros campos
Equipamentos Médicos: Colunas de suporte para bandejas de esterilização de instrumentos cirúrgicos (resistentes à esterilização a vapor em alta temperatura e alta pressão);
Indústria Nuclear: Hastes de posicionamento isolantes para uso em ambientes de radiação (resistentes ao envelhecimento por raios gama).
A barra PPS é um material plástico de engenharia de alto desempenho que pode substituir o aço e a cerâmica. Seu principal valor reside na substituição de componentes tradicionais de metal ou cerâmica em ambientes agressivos, ao mesmo tempo em que alcançam uma operação leve, de baixo custo e livre de manutenção. Com o desenvolvimento de indústrias como novas energias, semicondutores e equipamentos de ponta, a aplicação de hastes PPS em ambientes de alta temperatura, altamente corrosivos e altamente isolantes continuará a se expandir, tornando-as um dos principais materiais básicos para atualização industrial.
Ⅲ. Perguntas frequentes sobre a haste PPS
Q1: As hastes PPS são propensas a rebarbas ou lascas durante a usinagem (como torneamento e furação). Como isso pode ser evitado?
Seleção de ferramentas: Ferramentas de metal duro devem ser usadas. Ferramentas de aço rápido são proibidas (elas se desgastam facilmente e causam rebarbas).
Otimização de parâmetros: Velocidade de giro 500-1000 rpm, taxa de avanço 0,05-0,1 mm/r, profundidade de corte 0,2-0,5 mm; Ao perfurar, primeiro use uma broca central para posicionamento e, em seguida, use uma broca de metal duro (velocidade 800-1500 rpm).
Pré-aquecimento: Pré-aqueça a 120-150°C (aquecimento do forno por 30 minutos) antes da usinagem para reduzir a fragilidade do material e minimizar o risco de lascamento.
Q2: O desempenho das hastes PPS será afetado quando usadas em ambientes úmidos ou com muita névoa salina? O próprio PPS tem higroscopicidade extremamente baixa (<0,02%), mas a exposição prolongada a alta umidade ou névoa salina requer atenção ao seguinte: Proteção de superfície: Quando exposto a ambientes de névoa salina (como equipamentos marítimos), é recomendado aplicar um revestimento de politetrafluoroetileno (PTFE) (20-30 μm de espessura) para reduzir o risco de penetração de íons cloreto; Mudanças de desempenho: Hastes de PPS desprotegidas colocadas a 85°C/85% UR por 1.000 horas retêm >90% de sua resistência à tração sem expansão significativa; entretanto, a exposição prolongada à névoa salina pode causar leve corrosão superficial (sem afetar as propriedades mecânicas gerais).
Q3: Como reduzir o atrito e o desgaste ao usar hastes PPS como buchas do eixo de transmissão mecânica? Modificação autolubrificante: são utilizadas hastes PPS preenchidas com PTFE ou grafite (coeficiente de atrito 0,1-0,2, comparado a 0,3-0,4 para PPS não modificado), adequadas para cenários de lubrificação sem óleo; Tratamento de superfície: O endurecimento por indução de alta frequência (dureza HV 200-300) ou cromagem dura (espessura 10-20μm) melhora a resistência ao desgaste em 3-5 vezes; Controle de folga: Ao combinar com uma haste de metal, a folga é controlada em 0,02-0,05 mm (muito apertado leva ao calor e ao desgaste, muito solto leva ao afrouxamento).
Folha e haste AHD PEEK
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