高耐熱無/低鹵聚苯硫醚聚合技術發展

 

刊登日期:2016/11/5
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聚苯硫醚(PPS)為高性能工程塑膠,具有良好的耐熱性、耐化性、機械性與電性,因此廣泛使用於汽車產業、電子產業、環保濾材與民生產業,在 2015年需求已超過 10萬公噸,產值約新台幣 300億元。PPS樹脂為國內之斷鏈材料,應國內汽車與電子產業之所需,PPS年需求量約為 3,000公噸。

本文將針對生產 PPS國際大廠之產能與聚合技術進行分析,而現今 Benchmark 聚合製程之含鹵問題嚴重,進而影響PPS加工性和電子材料的應用性。此外 Benchmark PPS之耐熱性略遜於液晶高分子(LCP)與聚醚醚酮(PEEK),但價格上 PPS卻比 LCP和 PEEK便宜,因此,提升 PPS之耐熱性,除了可擴大 PPS之應用性,更可提升附加價值。
 
背景說明
最早將聚苯硫醚樹脂進行量產化的公司為美國 Phillips石油公司,在1973年於德州設廠,其年產能為 3,000公噸。1987年起,隨著美國 Phillips石油公司的聚苯硫醚(PPS)樹脂製造專利過期,美、日等五家公司開始投入聚苯硫醚樹脂的生產,也由於市場上供過於求,造成聚苯硫醚價格大幅滑落;但從 1995年開始,聚苯硫醚需求量的年成長率以兩位數攀升,直到 2015年聚苯硫醚需求量已達到 10萬公噸,已符合成為泛用工程塑膠的需求量門檻值(10萬公噸),由於汽車與電動車蓬勃發展,市場預測在 2020年需求會超過17萬公噸。
 
聚苯硫醚市場與應用
聚苯硫醚(PPS)是一種綜合性能優良的高分子材料,可廣泛的應用於汽車零件、車用電子、電子零件、電子產品外殼/塗裝、電氣絕緣、工業用膜、環保濾材等領域,而且隨著未來電動車的持續發展,PPS在全世界的需求量仍將持續提升。圖二為全世界聚苯硫醚的需求市場分布,可知亞洲地區是 PPS樹脂需求的主流區域。

聚苯硫醚樹脂具有良好的耐熱性、耐候性與阻燃性;將 PPS添加40%玻璃纖維後所形成之複材,其機械性質會大幅提升,且密度僅為 1.35g/cm3,可作為車用金屬零件之輕量化替代材料以及機械工具零件用途。圖三則依照聚苯硫醚樹脂的應用市場分類,其中,以電子材料應用為高附加價值產品,且國際大廠仍競相開發中,因此,值得國內廠商即時投入。由於現今PPS製程仍存在鹵素與鹼金屬殘留之問題,其含量約為 1,000~2,000 ppm;過量的鹵素與鹼金屬殘留使 PPS無法應用於電子材料用途,會造成金屬線路腐蝕與水氣滲透等問題。



圖二、全世界聚苯硫醚的需求市場分布


圖三、全球聚苯硫醚樹脂的應用市場
 
無/低鹵聚苯硫醚之應用與發展
在電子材料應用方面,PPS高性能膜材為值得發展之方向,用於電子之阻水、阻氣與絕緣用途;同時 PPS在高頻下具有良好的電性表現,深具通訊電子軟板與元件應用潛力。一般 PPS膜材之價格為新台幣 1,400~1,800元/Kg,若用於薄膜與超薄膜用途之價格則分別約為 2,600~3,300元/Kg 與 11,000~18,000元/Kg,主要用途為電動潛水泵與管線墊片之隔絕、航太複材預浸料坯、LCD用離形膜、電容器(取代金屬修飾之聚酯膜)、立體音響與氣體絕緣變壓器等。

由於PPS製膜對於樹脂分子量與純度要求較高(低鹵素與低金屬殘留),目前技術也處於起步階段,主要技術掌握在少數國外大廠手中,顯示無/低鹵之 PPS樹脂在未來電子材料高值化應用的發展性無可限量。目前主要的低鹵 PPS聚合技術為……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
作者:何柏賢、范正欣、林志祥 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」359期,更多資料請見下方附檔。


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