在现代工程材料领域,无卤阻燃聚邻苯二甲酰胺(PPA)和阻燃聚苯硫醚(PPS)作为高性能工程塑料,因其出色的综合性能而备受关注。特别是在电气性能方面,两者展现出不同的特点,这对于电气、电子等领域的应用选型至关重要。以下将对无卤阻燃 PPA 与阻燃 PPS 的电气性能进行详细对比。
无卤阻燃 PPA:PPA 的介电常数通常处于一定范围,并且受多种因素影响。在常见的频率范围内,其介电常数一般在 3.5 - 4.5 之间(具体数值因 PPA 的分子结构、结晶度以及添加剂等不同而有所差异)。例如,当 PPA 用于制造高频电子元件时,较低且稳定的介电常数有助于信号的快速传输,减少信号的延迟和失真。这是因为介电常数越低,在交变电场中材料储存电能的能力相对较弱,信号在其中传播时所受到的干扰就越小。
阻燃 PPS:PPS 的介电常数表现较为优异,一般在 3.0 - 3.5 之间 ,相比一些其他工程塑料更低。这使得 PPS 在高频电路应用中具有明显优势。例如在 5G 通信设备的零部件制造中,PPS 能满足信号高速、高效传输的需求。其稳定的介电常数在较宽的温度和频率范围内变化很小,这意味着在不同的工作环境下,使用 PPS 制造的电气部件能够始终保持良好的电气性能,确保通信设备的稳定运行。
无卤阻燃 PPA:无卤阻燃 PPA 的介电损耗角正切值通常处于较低水平,一般在 0.005 - 0.02 之间(因具体配方和工艺有所不同)。介电损耗角正切值反映了材料在交变电场中电能转化为热能的效率,该值越低,材料在高频电场下的发热现象就越不明显。对于一些对散热要求较高的电气设备,如高功率电子器件的封装材料,低介电损耗角正切值的 PPA 能够有效降低因介质损耗产生的热量,提高设备的工作稳定性和可靠性。
阻燃 PPS:阻燃 PPS 的介电损耗角正切值同样很低,通常在 0.002 - 0.01 之间 ,甚至在某些特殊制备工艺下可以更低。这种低介电损耗特性使得 PPS 在高温、高频环境下依然能保持良好的电气性能。例如在航空航天领域的电子设备中,PPS 可用于制造在极端环境下工作的电路板、连接器等部件,即使在高温、高频率的复杂电气条件下,PPS 材料的低介电损耗也能确保设备正常运行,减少因发热导致的故障风险。
无卤阻燃 PPA:无卤阻燃 PPA 具有较高的体积电阻率,一般可达到 10¹⁵ - 10¹⁶Ω・cm。高体积电阻率意味着 PPA 材料对电流的阻碍作用很强,能够有效防止电流在材料内部的泄漏。在电气绝缘领域,如电机、变压器等设备的绝缘结构中,PPA 可作为绝缘材料使用,能够可靠地隔离不同电位的导体,确保电气设备的安全运行。即使在高电压环境下,PPA 良好的绝缘性能也能有效避免漏电事故的发生。
阻燃 PPS:阻燃 PPS 的体积电阻率同样十分出色,通常在 10¹⁶ - 10¹⁷Ω・cm 之间 ,甚至更高。这使得 PPS 在电气绝缘方面表现卓越,在一些对绝缘性能要求极高的场合,如高压电气设备的绝缘外壳、电缆绝缘层等应用中,PPS 能够提供可靠的绝缘保障。例如在特高压输电线路的电缆绝缘中,PPS 材料能够承受极高的电压,有效防止电流泄漏,保障电力传输的安全性和稳定性。

无卤阻燃 PPA:无卤阻燃 PPA 的表面电阻率也较高,一般处于 10¹⁴ - 10¹⁵Ω 之间 。高表面电阻率可以有效防止表面电荷的积累,减少因静电现象导致的电气故障。在电子设备的外壳制造中,PPA 的这种特性能够避免因人体触摸或环境因素导致的静电对内部电子元件的干扰和损坏。同时,在一些对静电敏感的生产环境中,如半导体制造车间,使用 PPA 材料制作的设备零部件可以降低静电风险,提高生产过程的稳定性和产品质量。
阻燃 PPS:阻燃 PPS 的表面电阻率同样表现优异,通常在 10¹⁵ - 10¹⁶Ω 之间 。这使得 PPS 在防止表面电荷积累方面具有很强的能力。在一些户外电气设备中,PPS 材料的外壳能够有效抵抗灰尘、湿气等因素对表面电阻率的影响,始终保持良好的绝缘性能,防止因表面漏电引发的安全事故。此外,在一些需要高精度控制电气性能的领域,如精密电子仪器,PPS 的高表面电阻率能够确保仪器的稳定运行,避免因表面电荷问题导致的测量误差等问题。
无卤阻燃 PPA:无卤阻燃 PPA 具有较好的电气强度,一般可达到 15 - 20kV/mm(具体数值与 PPA 的厚度、测试条件等有关)。这意味着 PPA 材料在承受一定高电压时不会发生电击穿现象,能够保持良好的绝缘性能。在电气设备的绝缘设计中,PPA 可以用于承受中等电压的绝缘部位,如一些低压电器的绝缘隔板、绝缘支架等。其较高的电气强度能够为设备提供可靠的绝缘保护,防止因电压过高导致的绝缘失效。
阻燃 PPS:阻燃 PPS 的电气强度更为突出,通常在 20 - 25kV/mm 之间 ,甚至在某些特殊工艺制备的 PPS 材料中可以更高。这种高电气强度使得 PPS 能够承受更高的电压,适用于高压电气设备的关键绝缘部件。例如在高压开关设备中,PPS 可用于制造绝缘拉杆、绝缘罩等部件,能够在高电压环境下可靠地隔离不同电位,保证开关设备的正常操作和运行安全。即使在复杂的电场环境下,PPS 的高电气强度也能有效防止电击穿的发生,确保设备的长期稳定运行。
无卤阻燃 PPA:无卤阻燃 PPA 具有一定的耐电弧性能,其耐电弧时间一般在 120 - 180s 之间 。在电气设备运行过程中,当触头分合时可能会产生电弧,PPA 材料能够在一定程度上耐受电弧的侵蚀,减少材料的烧蚀和损坏。例如在一些低压接触器、继电器等设备中,PPA 可用于制造触头的绝缘支撑部件,其耐电弧性能能够保证设备在频繁通断操作过程中的可靠性,延长设备的使用寿命。
阻燃 PPS:阻燃 PPS 的耐电弧性能非常优异,其耐电弧时间通常在 180 - 240s 之间 ,甚至更长。这使得 PPS 在对耐电弧性能要求极高的电气设备中具有广泛应用。例如在高压断路器中,电弧产生的能量巨大,对材料的耐电弧性能考验极为严峻。PPS 材料能够承受强大的电弧能量,有效减少电弧对材料的破坏,确保断路器在开断高压电路时的安全可靠运行。其出色的耐电弧性能使得 PPS 成为高压电气设备中不可或缺的绝缘材料之一。
综上所述,无卤阻燃 PPA 和阻燃 PPS 在电气性能方面各有优势。阻燃 PPS 在介电常数、介电损耗角正切值、体积电阻率、表面电阻率、电气强度以及耐电弧性能等多个关键电气性能指标上表现更为突出,使其在高温、高频、高压等极端电气环境下具有明显的应用优势,尤其适用于对电气性能要求极高的航空航天、特高压输电、精密电子等领域。而无卤阻燃 PPA 也具备良好的电气性能,在一些对电气性能要求相对适中、同时对材料的综合性能(如机械性能、耐化学性能等)有一定要求的场合,如一般的电子设备外壳、低压电气设备绝缘部件等方面具有广泛的应用潜力。在实际工程应用中,应根据具体的电气性能需求、工作环境以及成本等多方面因素,综合权衡选择无卤阻燃 PPA 或阻燃 PPS 材料,以实现最佳的应用效果。