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电子雾化设备主要由烟杆、雾化器、吸嘴3个部分构成。

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雾化器是电子雾化设备的核心部件,通过加热可以把烟油蒸发成烟雾,这个过程会产生200℃~300℃的高温。因此,雾化器及周边的配件必须选择耐高温且具有良好散热性的材料,这样才能经受得住加热雾化过程的高温,且不会因热量堆积而损坏雾化器。

除此之外,受热过程不能产生异味,破坏烟雾口感,同时还要有足够的强度,这样在中轻度磕碰或跌落后还能继续使用,不至于摔坏。

高端电子雾化设备的雾化器油仓材料选用的聚醚醚酮(PEEK)材料。PEEK是一种独特的半结晶、热塑性工程塑料,具有优异的化学性能,常被应用于热水或蒸汽环境中,可保持高水平的抗弯曲强度和抗拉强度,能耐高温,长期使用温度可达260℃,且高温下无任何气味、导热性能好。

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图 PEEK的棒状型材

虽然对于雾化器而言,PEEK能满足以上所有要求,是性能全面的最佳选择,但是PEEK的价格很高,达到1000元/千克左右。

高端雾化器的上盖外壳处还会采用的是聚亚苯基砜树脂(PPSU)改性材料。

PPSU是一种新型的非结晶热塑性工程塑料,质量轻、强度高,且在高温下气味好,不含双酚A,在反复加热的情况下也不会变性,可消毒性好,可以长期与水接触。而且它的典型应用之一是婴儿奶瓶,因此又被称做“奶瓶料”。

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图 PPSU在婴儿奶瓶中应用,源于网络

PPSU即使在90℃的热水中浸泡1年,其力学性能也不会下降,用PPSU制造的雾化器上盖,能满足受热状态下的安全性需求。同时,PPSU材质坚韧、注塑件外观好,手感触觉也良好,能够满足零件插拔时的强度要求,并提高合盖时的定位精度。

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图 PPSU在CIGRIG上应用,源自思格瑞格官网

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图 IQOS上盖外壳采用PPSU改性材料(来源网络)

PPSU是聚亚苯基砜的英文简称,除此之外,还有两种常见的聚砜材料:PES(聚醚砜)和PSU(双酚A型聚砜)。下面我们继续一起来认识区分一下这三种材料。

一、什么是聚砜材料

聚砜(英语:polysulfone)指的是分子链中有烃基-SO2-烃基结构单元的一类热塑性聚合物材料,简称 PSF 或 PSU。这类聚合物材料以其良好的韧性和高温下的稳定性闻名。

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图 砜聚合物结构通式,R、R' 表示含有芳香环的基团

1965年,美国联合碳化物首先将聚砜生产工业化,由于原材料成本较高,加工较难,聚砜一般用于对材料要求十分苛刻的用途,也是聚碳酸酯的高级代用品。目前聚砜树脂的生产厂家主要有巴斯夫、索尔维、住友化学、江门优巨新材料、吉大特塑、
山东浩然特塑、山东津兰特种聚合物等等。

通常所说的 PSU 是指双酚A型聚砜,除此之外,常见的聚砜品种还有 PES(聚醚砜)和 PPSU(聚亚苯基砜,又叫聚苯砜)。

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图 常见的三种砜聚合物结构式


二、结构区别

1. 双酚A型聚砜(PSU)

双酚A型聚砜由双酚A和4,4´-二氯二苯砜经成盐、缩聚等步骤进行合成得到,分子结构式如下:

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图 PSU树脂的结构式

亚异丙基可减小分子间作用力,赋予聚合物一定的柔顺性和良好的熔融加工性;非极性的甲基侧链使聚合物的吸湿性小;电性能有所提高,但对聚合物的耐热性不利,致使PSU的Tg、热变形温度和最高连续使用温度均低于PPSU、PES。

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2. 聚醚砜(PES)

聚醚砜的合成方法较多,有熔融脱盐法、脱氯化氢法以及溶液脱盐法等等,其分子结构式如下:

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图 PES树脂的结构式

与PSU相比,PES的大分子主链上不含对耐热性和热氧稳定性不利的亚异丙基;与PPSU相比,其分子主链中又不含使分子链过分刚硬的联苯基,而是保留了使聚砜塑料具有高的耐热性、热氧稳定性、力学性能和电绝缘性的二苯砜基,以及能赋于聚砜良好加工性的醚基。

因此.PES兼备了PSU和PPSU的优点,综合性能优于PSU和PPSU。它的耐热性优于PSU,加工性比PPSU好.可用一般热塑性塑料的加工方法加工,被称为第一个综合了高热变形温度,高冲击强度和最优良成型工艺性的工程塑料。

3. 聚亚苯基砜(PPSU)


聚亚苯基砜由4,4´-联苯二酚和4,4´-二氯二苯砜经成盐、缩聚等步骤进行合成得到,分子结构式如下:

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图 PPSU树脂的结构式

与PSU相比,PPSU的分子链中不含亚异丙基却含大量的联苯基,因而其耐热性更加突出,但分子链中的醚键仍能提供一定的柔韧性,使其可在-240℃的低温下使用。但是,PPSU分子链的刚性大大超过PSU,因此.其熔体黏度更高,熔融流动性更差,更难以加工。

三、性能差异


聚砜的大分子链上均存在-SO2-基团,此中硫原子处于最高的氧化状态,而且-SO2-基团两边有共轭的苯环,因而使得聚砜具有较高的抗氧化性能和热稳定性,并且使大分子链具有一定的刚性。

三种聚砜的最大特点是在较宽广的温度范围内能稳定保持良好的机械强度,具有优异的耐热性、耐蠕变性。

表 三种聚砜物性对比,数据来源于网络,仅供参考

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四、应用举例


聚砜的应用涉及水处理膜、医疗、航空航天、汽车、涂料等等,譬如PPSU的典型应用有奶瓶、餐具、医疗设备等。

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图 PES在眼镜边框中的应用

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图 PES在果汁机螺杆上的应用

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图 PES在空气炸锅透明锅盖上的应用

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图 PSU在滤膜用管件和封端部件上应用

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图 PPSU在水系统插头中的应用

以上就是三种常见聚砜种类的区分比较,如您有不同意见或有所补充,欢迎进群一起交流探讨!

电子雾化设备综合应用多种材料及外观处理工艺。艾邦搭建供应链交流对接平台,麦克韦尔、合元、吉瑞、思格雷、博迪、卓力能、铂德Boulder、Juul、新宜康、SMOK、格林韵达、卓尔悦、IJOY、APOLLO阿波罗、思拓微、诚芯微、合芯微

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作者 ab