聚苯硫醚（PPS）是一种由苯原子和硫化物原子反复交替排列组成的热塑性聚合物（图1），其玻璃化转变温度（Tg）和熔化温度（Tm）分别为85°C，285°C，PPS是一种颇受复合材料行业青睐的热塑性树脂。与其他芳香族聚合物相比，PPS具有优异的抗化学和溶剂性，在200°C下的有机溶剂中不易溶解。同时，PPS还具有优异的耐燃性，其极限氧指数为34，遇到明火时不会滴落，一旦离开火就会迅速熄灭。此外，PPS也具有耐高温性、良好的机械性能、良好的加工性能等。由于其先进的综合性能，广泛应用于电子、电器、汽车等各个领域。学者一般将PPS与聚酰亚胺、聚芳醚、聚醚醚酮一起定义为高性能工程树脂，而PPS比其他高性能工程树脂具有更好的韧性、低密度、高耐磨性和高耐化学性。据调研机构YH Research研究统计，2023年全球聚苯硫醚市场规模约70亿元，预计未来将持续保持平稳增长的态势，到2030年市场规模将接近111亿元。因此，聚苯硫醚被誉为“黄金塑料”。
图1 聚苯硫醚化学结构式
聚苯硫醚合成方法
PPS的合成方法主要包括:弗克催化法“(Genvresse法)、麦氏法“(Macallum法)、硫化钠法、“硫磺法”、硫化氢法”、氧化聚合法”和对卤代苯硫酚缩聚法。
目前最主要的工业化生产方法是硫化钠法，因其原料价廉易得，产率较高（90%以上），产品质量稳定而被广泛应用。它是以无水硫化钠（Na2S）和对二氯苯(P-DCB)和)为原料,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,碱金属盐作为催化剂和助剂,在0~2MPa、180~270℃条件反应生产聚苯硫醚（PPS）。反应化学方程式及工艺图如下所示：
聚苯硫醚的应用领域
采用填料、纤维和其他聚合物增强和改性的PPS复合材料因其优异的机械性能、热性能和电学性能而被广泛应用于工程材料。因此，PPS共混物和复合材料已被应用于多个领域，包括汽车零部件、航空零部件、电子电气设备。汽车零部件
PPS工程塑料在新能源汽车电控系统和直流充电桩中发挥着重要作用，特别是作为IGBT模块的核心材料。其高CTI值（300-600V）、出色的耐化学腐蚀性和耐热性能，完全符合IGBT模块的要求，提高了整车的能源利用率。
图3 IGBT模块
PPS材料因其导电、电绝缘性、耐化学腐蚀性以及耐热性，被用于制造电池盖板，有效隔离电池模块与外界环境，防止外界物质对电池的损害。动力系统流体管作为新能源汽车中高温液体的主要输送管道，其工作环境恶劣。PPS以其高强度、耐高温和耐化学腐蚀的特性，确保了动力系统流体管路的稳定运行，降低了潜在的热失控和泄漏风险。
图4 汽车PPS的动力系统流体管路组件
先进热塑性复合材料早期应用主要是纤维增强 PPS 热塑性复合材料，采用预浸料/热压罐成型工艺制造。和 PEEK 热塑性复合材料相比，PPS 热塑性复合材料的优点是树脂粘度低，能够在较低压力下成型，缺点是使用温度低，不能满足超音速飞机的应用要求。Fokker 公司采用 GF/PPS 复合材料为空客 A380 飞机研制的机翼前缘、Gulfstream G650飞机的方向舵和升降舵，以及 A320 飞机后压力舱壁板 ，实现重量减轻约10%，成本降低约20%。PPS/C复合材料也具有优良的摩擦学性能，特别是当与矿物颗粒结合时。因此，PPS/碳复合材料可以在具有高转速和摩擦力的环境中用作轴承、齿轮和制动片。此外，PPS/碳复合材料具有良好的热稳定性和良好的残留力学性能。由于高温的条件，这对于飞机或汽车发动机的结构部件是必要的。如图所示，Fokker 技术公司采用感应焊接PPS/碳复合材料作为主结构飞机控制面。这些轻而坚固的复合材料在2009年夏天首次安装在湾流G650商务机尾上。
图6 飞机控制面（Fokker公司）
一些家用电子部件需要耐高温、耐化学腐蚀，同时具备高机械强度和电绝缘性以及低吸湿性。例如，端子连接器、定子和转子、水泵壳体、叶轮等部件。PPS聚苯硫醚就能满足这些要求，下图是以聚苯硫醚为原料制备的家用电器。
图7 PPS/碳复合材料的家用电器（Xiamen LFT-GⓇ）
聚苯硫醚行业前景
市场需求增长：全球对环境保护和能源效率的关注日益增加，新能源汽车市场呈现出快速增长的趋势。聚苯硫醚作为电动汽车电池隔膜材料，具有广阔的应用前景，将推动市场需求持续增长。应用领域拓展：聚苯硫醚在电子电气、汽车、航空航天等领域已有广泛应用，并且随着新能源和智能制造的不断发展，其在电池、电动汽车、5G通信等新兴领域的应用有望进一步拓展。绿色生产、循环利用：随着环保政策的趋严，聚苯硫醚的生产过程将更加注重环保和可持续发展。例如，采用高效合成技术和绿色生产技术，减少生产过程中的废弃物排放和能源消耗。此外，推动聚苯硫醚的循环利用和废弃物处理技术的发展，降低其对环境的影响，实现资源的可持续利用。《聚苯硫醚的合成方法、工艺及应用研究》、《基于聚苯硫醚熔喷超细纤维的光热纸及复合板的研究》、《Fabrication and application of poly (phenylene sulfide) ultrafine fiber》