美国索尔维（Solvay / 现Syensqo）Radel® PPSU R-5100 BK937——未增强聚亚砜、黑色不透明、超高韧性、优异耐环境应力开裂（ESCR）、航空航天及医疗食品级注塑/挤出材料的详细介绍、物性表与应用要求：
一、产品概述
Solvay Radel® R-5100 BK937（Polyphenylsulfone, PPSU）是以聚亚砜为基材的未填充（Unfilled）纯树脂颗粒，属中粘度通用注塑/挤出级，呈黑色不透明（BK937）。该材料与R-5500（透明琥珀色）基体物性一致，区别在于R-5100提供多色定制（NT15=骨白本色、BK937=黑、GY1037=灰、BU1027=蓝等），主打超高韧性（悬臂梁缺口冲击690 J/m，无断裂）、耐环境应力开裂性（ESCR）、耐水解及可承受134℃高压蒸汽灭菌＞1000次不黄变不脆化，具备本征UL94 V-0阻燃（无卤）、Tg=220℃、HDT(1.8MPa)=207℃。R-5100 BK937因黑色不透明遮光及高ESCR特性，广泛用于航空器客舱内饰结构件、医疗反复灭菌器械手柄/外壳、食品接触部件及电子连接器绝缘外壳，并通过FAA FAR 25.853a（航空阻燃低烟）、USP Class VI、ISO 10993及FDA食品接触认证。
•
品牌：美国索尔维 Solvay Radel®（现归属Syensqo世索科）
•
牌号：R-5100 BK937（黑色不透明；R-5100 NT15=骨白本色/透明琥珀色；R-5100 GY1037=灰色）
•
基材：PPSU 纯树脂（Polyphenylsulfone，未增强未填充）
•
阻燃等级：UL94V-0 @ 0.75mm / 1.6mm（本征自熄，无卤无阻燃剂，氧指数≈38%）
•
加工方式：注塑成型（Injection Molding）/ 挤出成型（Extrusion）/ 吹塑（Blow Molding）/ 热成型
•
认证：FAA FAR 25.853a（航空内饰阻燃）、USP Class VI、ISO 10993（生物相容基础）、FDA 21 CFR 177.2440（食品接触）、NSF/ANSI 51&61（饮用水接触）、RoHS/REACH
•
特性关键词：高ESCR（耐应力开裂）、超高韧性、耐水解、可反复蒸汽灭菌、BPA-Free、黑色遮光不透明
R-5100 vs R-5500：二者基体物性相同——R-5500通常为透明琥珀本色（高熔体强度挤出为主）；R-5100为同基体但提供多色（含黑色BK937），流动性略适配注塑（MFR≈14～20g/10min），航空航天/医疗常指定R-5100 BK937作不透明结构件。
二、核心性能特点
特性 | 说明 |
|---|---|
超高韧性+耐应力开裂(ESCR) | 悬臂梁缺口冲击690 J/m（3.18mm，23℃），-40～150℃冲击不断裂；对醇、酸、碱、油脂及清洗消毒剂有优异环境应力开裂抗性（ESCR），卡扣/螺纹件长期受力不开裂——明显优于PC/PSU/PEI |
耐反复高温蒸汽灭菌 | 可承受134℃高压蒸汽灭菌＞1000次循环，拉伸强度保留率＞87％，不黄变不脆化；亦兼容EtO环氧乙烷、γ射线及电子束灭菌 |
高耐热 & 本征V-0阻燃 | Tg=220℃、HDT(1.8MPa)=207℃、连续使用温度180℃（UL RTI 160～180℃），短时可耐190～200℃；不加阻燃剂即达UL94 V-0，符合FAR 25.853a航空低烟要求 |
耐水解 & 耐化学 | 80～100℃沸水或热水中长期浸泡强度几乎无衰减（水解稳定性远超PC/POM/PA）；耐酸、碱、醇、脂肪烃及医用清洗剂；不耐浓HNO₃、浓H₂SO₄及强极性溶剂（酮类、氯化烃） |
低吸水 & 尺寸稳 | 23℃/24h吸水率0.37％，平衡吸水≈1.1％；成型收缩率≈0.6～0.7％（各向同性较好），适合精密公差部件 |
优良电绝缘 | 体积电阻率≥9×10¹⁵Ω·cm，介电强度14～16kV/mm，高温高湿下绝缘稳定 |
合规安全（BPA-Free） | 无双酚A，符合FDA食品接触、USP Class VI及ISO 10993基础生物相容，可直接接触食品及人体（非植入需核文件） |
三、典型物性表（参考值，干态23℃）
⚠️ 数据综合 Solvay Radel® R-5100 / R-5500 TDS（E36098），R-5100 BK937与R-5500基体物性一致，仅供参考，正式选型以原厂TDS为准。
项目 | 测试条件/标准 | 典型值 | 单位 |
|---|---|---|---|
密度/比重 | ASTM D792 / ISO 1183 | 1.29～1.30 | g/cm³ |
吸水率（23℃,24h） | ASTM D570 | 0.37 | % |
吸水率（平衡,23℃） | ASTM D570 | 1.1 | % |
熔体质量流动速率（MFR） | ASTM D1238（365℃,5.0kg） | 14～20（典型≈17） | g/10min |
成型收缩率（流动向 MD） | ASTM D955 / ISO 294-4 | 0.60～0.70（典型0.70） | % |
成型收缩率（垂直向 TD） | ASTM D955 | 0.60～0.80（接近MD） | % |
拉伸强度（屈服/断裂） | ASTM D638 / ISO 527 | 69.6（≈10100 psi） | MPa |
断裂伸长率 | ASTM D638 / ISO 527 | 60～120（典型≈60～90） | % |
拉伸模量 | ASTM D638 / ISO 527 | 2340 | MPa |
弯曲强度（5%应变） | ASTM D790 / ISO 178 | 91.0 | MPa |
弯曲模量 | ASTM D790 / ISO 178 | 2410 | MPa |
压缩强度 | ASTM D695 | 98.9 | MPa |
压缩模量 | ASTM D695 | 1730 | MPa |
悬臂梁缺口冲击（Izod,23℃） | ASTM D256（3.18mm） | 690 J/m（No Break 不断裂） | J/m |
拉伸冲击强度 | ASTM D1822 | 399 | kJ/m² |
洛氏硬度（M标尺） | ASTM D785 | M89～M92 | — |
热变形温度（1.8MPa,未退火） | ASTM D648 / ISO 75-2 | 207～209 | ℃ |
热变形温度（0.45MPa,未退火） | ASTM D648 | 214 | ℃ |
玻璃化转变温度（Tg） | ASTM E1356 / ISO 11357 | 220 | ℃ |
维卡软化温度（10N） | ASTM D1525 | 232～237 | ℃ |
线性热膨胀系数（MD,＜Tg） | ASTM D696 / ISO 11359 | 56×10⁻⁶ | /K |
体积电阻率（23℃） | ASTM D257 / IEC 60093 | ≥9×10¹⁵ | Ω·cm |
介电强度（3.18mm） | ASTM D149 | 14～16 | kV/mm |
介电常数（60Hz,23℃） | ASTM D150 | 3.44 | — |
阻燃等级 | UL94 | V-0（0.75mm / 1.6mm 本征自熄） | — |
极限氧指数（LOI） | ASTM D2863 | ≈38 | % |
高压蒸汽灭菌耐受性 | 134℃含吗啉蒸汽 | ＞1000 cycles 性能保留＞87％ | — |
四、主要应用领域
航空航天（指定应用——耐应力开裂+阻燃）
•
飞机客舱内饰结构件：座椅视频显示器（IFE）外壳、客舱服务单元（PSU）内框、行李箱锁扣、遮光板支架——符合FAA FAR 25.853a阻燃低烟要求，高韧性抗振动冲击，清洁剂（异丙醇等）环境不应力开裂
•
航空地面设备与辅助件：航空食品车卡扣、机上饮水系统接头（NSF 61饮用水接触）、化霜水盘
•
⚠️ 若需航空内饰低烟低放热（OSU 65/65）认证牌号，Solvay另提供Radel® R-7000/R-7700系列（低烟密度低热释放）；R-5100具V-0及FAR 25.853a但通过OSU测试依具体机型要求确认。
医疗健康（核心传统应用）
•
手术器械手柄/外壳、牙科器械本体、内窥镜结构件——134℃高压蒸汽＞1000次不脆裂，耐碘伏/酒精不开裂，符合USP Class VI/ISO 10993
•
灭菌盒/托盘卡扣、医院推车扶手——高ESCR防清洗剂致开裂
•
体外诊断仪流路接头、雾化器外壳
食品服务与工业
•
商用蒸汽餐盘、咖啡机水箱/阀体、奶瓶（BPA-Free，黑色版遮光）、微波炉器皿——符合FDA及NSF 51/61
•
热水系统承压接头、化工管道阀门衬里（耐水解＞PSU/PC，长期80～95℃热水稳定）
•
电子接插件绝缘外壳、线圈骨架（耐焊锡短时高温+本征V-0）
五、注塑成型工艺要求（关键！）
PPSU属高温无定形聚合物，吸湿虽低于PA但必须严格干燥，且需足够模温防内应力及表面缺陷：
工序 | 建议参数/要求 |
|---|---|
预干燥 | 除湿干燥 150～160℃×3～4h（或120～140℃×4～6h），露点≤-40℃，成型时含水率＜0.05％；未充分干燥导致银纹、气泡、表面麻点及高温水解变暗 |
料筒温度 | 后段320～340℃ / 中段345～365℃ / 前段/射嘴355～375℃；熔体温度推荐350～370℃，高不超390～400℃（＞400℃长时间易分解炭化变暗） |
模具温度 | 推荐120～160℃（优140～150℃），低不低于100℃；高模温减少流痕/熔接痕、改善表面光泽及降低内应力；模温过低致表面橘皮、内应力大易环境应力开裂 |
注射速度 | 中高速充模减少熔接痕及困气（黑色料吸热略多，可视情况略提温/提速），注意排气槽深度0.01～0.03mm防烧焦 |
背压 | 低～中等（3～8 bar / 0.3～0.6MPa），防裹气 |
螺杆转速 | 中等偏低（30～60 r/min），减少剪切过热 |
保压/冷却 | 保压为注射压60～80％；冷却时间按壁厚 15～25s/mm估算（高模温需稍长） |
退火（推荐ESCR件） | 若制品长期接触化学介质或承受高应力（卡扣/螺纹），建议150～170℃×2～4h缓冷消除内应力，进一步提升耐环境应力开裂（ESCR）性能 |
回用料 | ≤20～30％，须充分再干燥；多次回用可能微变色泽但物性保留较好 |
设备要求 | 螺杆/料筒耐温≥400℃；建议使用双合金（bimetallic）螺杆/料筒及耐腐蚀止逆环；模具排气需充分（PPSU高温易气蚀） |
六、选材与使用注意事项
1.
充分干燥+高模温+退火是ESCR保障：PPSU耐应力开裂本身，但若制品带内应力（模温低/冷却过快/保压不足）接触强溶剂仍可能开裂——务必150～160℃模温成型，受高应力/化学接触件建议退火处理。
2.
耐化学局限：PPSU耐酸/碱/醇/脂肪烃/清洗剂，但不耐酮类（、）、氯化烃（二氯甲烷、三氯乙烯）及浓HNO₃/浓H₂SO₄在高温下，设计接触介质时确认兼容性。
3.
黑色不透明 vs 透明：BK937为黑色不透明遮光级，适合对外观遮光/耐UV有要求的结构件；若需透明可视（观察窗/流体管）请选R-5500 NT（琥珀透明）或R-5100 NT15（骨白半透）。
4.
航空应用分级：R-5100通过FAA FAR 25.853a（水平燃烧/烟雾密度），若机型要求OSU热释放率65/65 kW/m²·kW/s则建议确认选用Radel® R-7000/R-7700低烟系列。
5.
医疗植入级：R-5100基体符合USP Class VI/ISO 10993基础生物相容，非植入器械可直接使用；植入级（骨钉/板）