Las varillas de PPS, abreviatura de varillas de sulfuro de polifenileno, son materiales poliméricos sólidos y largos fabricados a partir de resina de sulfuro de polifenileno (PPS) mediante moldeo por extrusión. Su sección transversal suele ser circular (comúnmente Φ4-Φ50 mm) y su longitud suele ser de 1 metro (personalizable).
La resina PPS es un plástico de ingeniería especial cuya columna vertebral molecular consta de anillos de benceno y átomos de azufre (-C₆H₄-S-)ₙ. Esta estructura le confiere una resistencia al calor, estabilidad química y resistencia mecánica extremadamente altas. Las varillas de PPS se producen fundiendo y estirando direccionalmente partículas de PPS mediante moldeo por extrusión. Las cadenas moleculares longitudinales están estrechamente dispuestas, lo que da como resultado propiedades mecánicas axiales particularmente sobresalientes (como la resistencia a la tracción y la resistencia a la fluencia).
Ⅰ. Características principales y ventajas de la varilla PPS
1. Resistencia a altas temperaturas
Temperatura de funcionamiento a largo plazo: 200 ℃ (resistencia a la temperatura a corto plazo hasta 230 ℃), temperatura de distorsión por calor (HDT, 1,8 MPa) > 260 ℃ (PPS sin modificar), muy superior a las varillas de nailon.
Estabilidad térmica: Después de 1000 horas de uso continuo a 200 ℃, tasa de retención de resistencia a la tracción > 85 %, casi sin deformación por fluencia.
2. Resistencia a la corrosión química
Resistencia a los ácidos: No hay hinchazón ni degradación significativa después de una inmersión prolongada en ácido clorhídrico al 37 % y ácido sulfúrico al 98 % (temperatura ambiente);
Resistencia a los álcalis: después de la inmersión en una solución de hidróxido de sodio al 50 % (80 ℃) durante 1 año, tasa de retención de rendimiento > 90 %;
Resistencia al aceite/disolventes: No hay corrosión después del contacto prolongado con aceite lubricante, aceite hidráulico, gasolina, acetona, etc. (solo los agentes oxidantes fuertes como el ácido nítrico concentrado y el ácido sulfúrico concentrado pueden corroer lentamente).
3. Alta resistencia y resistencia a la fluencia
Varillas de PPS sin modificar: Resistencia a la tracción > 65 MPa, módulo de flexión > 4 GPa; Varillas de PPS reforzadas con fibra de vidrio (p. ej., 40 % GF): resistencia a la tracción de hasta 170 MPa, módulo > 10 GPa, acercándose a la de las aleaciones de aluminio; Resistencia a la fluencia: Después de 1000 horas a 200 ℃ y tensión de 10 MPa, deformación <0,3%.
4. Excelentes propiedades eléctricas
Resistividad de volumen > 10¹⁶ Ω·cm, resistividad de superficie > 10¹⁵ Ω, constante dieléctrica (1MHz) ≈ 3,0, factor de pérdida < 0,001; Resistencia al arco > 120 s (muy superior a las varillas de nailon), adecuada para aplicaciones de aislamiento de alto voltaje (por ejemplo, soportes de transformadores).
5. Otras ventajas
Retardante de llama: Contiene azufre, logrando la clasificación UL94 V-0 (espesor de 0,4 mm) sin necesidad de retardadores de llama añadidos, con emisión de humo extremadamente baja;
Estabilidad dimensional: Absorción de humedad <0,02%, deformación mínima en condiciones de alta temperatura y humedad;
Baja fricción: las varillas de PPS no modificadas tienen un coeficiente de fricción ≈0,3-0,4 (puede reducirse a 0,1-0,2 después del relleno de PTFE), exhibiendo propiedades autolubricantes superiores en comparación con la mayoría de los plásticos de ingeniería.
Ⅱ. Industrias de aplicaciones principales de varillas de PPS ( varillas de sulfuro de polifenileno)
Las varillas de PPS, con sus amplias ventajas de "resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, alta resistencia y peso ligero", se utilizan ampliamente en campos industriales con alta confiabilidad y condiciones de operación duras, específicamente de la siguiente manera:
1. Industria química y de protección del medio ambiente
Componentes de bombas y válvulas: ejes de bombas resistentes a la corrosión, vástagos de válvulas (reemplazando el acero inoxidable para evitar oxidación y atascos);
Partes internas del recipiente de reacción: varillas de soporte de paletas agitadoras, soportes de placa guía (resistentes a ácidos y álcalis/medios de reacción de alta temperatura);
Tratamiento de gases de escape: Columnas de soporte aislantes y varillas guía resistentes a la corrosión en equipos de desulfuración y desnitrificación (resistentes a la corrosión por SO₂ y NOx).
2. Industria electrónica y eléctrica
Componentes de soporte aislante: tirantes aislantes en aparamenta de alta tensión, ejes de bobinado de transformadores (resistencia al arco, resistencia a la fuga);
Conectores: bloques de terminales resistentes a altas temperaturas, columnas de soporte de disipación de calor de fuente de alimentación de controlador LED (reemplazando cerámica para reducir costos);
Equipo semiconductor: Ejes guía del brazo robótico de transferencia de obleas (resistentes a la corrosión por plasma, ambiente de vacío).
3. Industria de fabricación de maquinaria
Componentes de la transmisión: casquillos lubricados sin aceite, engranajes (rellenos con varillas de PTFE/PPS modificado con grafito, bajo coeficiente de fricción);
Moldes de precisión: Pasadores eyectores para moldes de inyección (resistentes a la corrosión por fusión a alta temperatura, reemplazando el cobre berilio, reduciendo costos);
Herramientas y accesorios: varillas de posicionamiento para moldes de prensado en caliente a alta temperatura (sin deformación a largo plazo a 200 ℃).
4. Automotriz y aeroespacial
Periféricos del motor: varillas de soporte de la carcasa del sensor del turbocompresor, ejes de transmisión de la bomba de aceite (resistentes a 200 ℃ de aceite de motor/gases de escape);
Vehículos de nueva energía: varillas de fijación aislantes del paquete de baterías, componentes de soporte de disipación de calor del controlador del motor (resistentes a alto voltaje y descarga de corona);
Componentes Aeroespaciales: Componentes estructurales livianos (sustituyendo aleaciones de aluminio, reduciendo el peso en un 30% y eliminando la necesidad de tratamiento anticorrosión superficial).
5. Otros campos
Equipo Médico: Columnas de soporte de bandejas de esterilización de instrumentos quirúrgicos (resistentes a la esterilización por vapor a alta temperatura y alta presión);
Industria Nuclear: Varillas aislantes de posicionamiento para uso en ambientes de radiación (resistentes al envejecimiento por rayos gamma).
PPS Bar es un material plástico de ingeniería de alto rendimiento que puede reemplazar el acero y la cerámica. Su valor principal radica en reemplazar los componentes tradicionales de metal o cerámica en entornos hostiles y, al mismo tiempo, lograr un funcionamiento liviano, de bajo costo y sin mantenimiento. Con el desarrollo de industrias como las de nueva energía, semiconductores y equipos de alta gama, la aplicación de varillas de PPS en entornos de alta temperatura, altamente corrosivos y altamente aislantes seguirá expandiéndose, convirtiéndolas en uno de los materiales básicos clave para la modernización industrial.
Ⅲ. Preguntas frecuentes sobre la varilla PPS
P1: Las varillas de PPS son propensas a sufrir rebabas o astillas durante el mecanizado (como torneado y taladrado). ¿Cómo se puede evitar esto?
Selección de herramientas: Se deben utilizar herramientas de carburo. Están prohibidas las herramientas de acero rápido (se desgastan fácilmente y provocan rebabas).
Optimización de parámetros: velocidad de giro 500-1000 rpm, velocidad de avance 0,05-0,1 mm/r, profundidad de corte 0,2-0,5 mm; Al taladrar, utilice primero una broca central para posicionar, luego utilice una broca de carburo (velocidad 800-1500 rpm).
Precalentamiento: Precaliente a 120-150 ℃ (calentar en el horno durante 30 minutos) antes de mecanizar para reducir la fragilidad del material y minimizar el riesgo de astillas.
P2: ¿Se verá afectado el rendimiento de las varillas de PPS cuando se utilicen en ambientes húmedos o con mucha niebla salina? El PPS en sí tiene una higroscopicidad extremadamente baja (<0,02%), pero la exposición prolongada a alta humedad o niebla salina requiere atención a lo siguiente: Protección de la superficie: cuando se expone a entornos de niebla salina (como equipos marinos), se recomienda aplicar un recubrimiento de politetrafluoroetileno (PTFE) (de 20 a 30 μm de espesor) para reducir el riesgo de penetración de iones cloruro; Cambios de rendimiento: las varillas de PPS sin protección colocadas a 85 ℃/85 % HR durante 1000 horas conservan >90 % de su resistencia a la tracción sin una expansión significativa; sin embargo, la exposición prolongada a la niebla salina puede causar una ligera corrosión en la superficie (sin afectar las propiedades mecánicas generales).
P3: ¿Cómo reducir la fricción y el desgaste cuando se utilizan varillas de PPS como bujes del eje de transmisión mecánica? Modificación autolubricante: se utilizan varillas de PPS rellenas de PTFE o grafito (coeficiente de fricción 0,1-0,2, frente a 0,3-0,4 para el PPS no modificado), adecuadas para escenarios de lubricación sin aceite; Tratamiento de la superficie: el endurecimiento por inducción de alta frecuencia (dureza HV 200-300) o el cromado duro (espesor 10-20 μm) mejora la resistencia al desgaste de 3 a 5 veces; Control de espacio: cuando se acopla con un eje de metal, el espacio se controla a 0,02-0,05 mm (demasiado apretado provoca calor y desgaste, demasiado flojo conduce a aflojamiento).
Hoja y varilla AHD PEEK
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