聚苯硫醚(PPS),俗称“塑料黄金”,最主要的应用就是制成特种工程塑料和精密部件,用于电子电气领域、汽车工业以及机械行业等。此外,还可制成纤维、薄膜、涂层等。这些应用都基于 PPS 的特性,同时还要通过各种改性手段来改善和弥补其本身存在的缺陷和不足。
PPS 的缺陷主要源于其分子链的刚性,由此导致延展性低,韧性差;PPS 耐腐蚀,所以着色、涂装等应用较差;非晶玻璃化转变温度低,超过 Tg,诸多机械性能下降 ;熔点高,熔融过程中极易热氧化交联;流动性好,单纯树脂注射成型难度大;相比于其他工程塑料,PPS 成本高。改性是 PPS 研究的重点之一,可以分为化学改性(包括嵌段、接枝共聚,交联,互穿网络聚合物IPN)和物理改性(包括共混和填充)两大类。
即通过共混,填充等方法改性 PPS,包括与其他塑料、弹性体(elastomer)制得共混合金,以及使用有机 / 无机填料、纤维或其他功能材料(如功能纳米材料)填充改性,从而达到降低成本、提升性能的目的。Golchin 等通过实验对比短切碳纤维(short carbonfibers,SCF)、多壁碳纳米管(MWCNT)和石墨(graphite)填充PPS所得复合材料的耐磨性能,表明 SCF~PPS 具有最好的耐磨性能,摩擦系数相比 PPS 降低了 3 个数量级。Deng 等通过熔融共混法制备了 PPS/GNP(石墨烯纳米片)复合材料,并研究了其结晶行为、动力学、形貌和热力学性质 ;结果表明,GNP 能加速复合材料结晶,且在一定范围内热导率随 GNP 含量的增加而上升,当 GNP 占质量分数的 30% 时,复合材料的热导率可达到纯 PPS 的 3 倍以上。
Xing 等用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)插层改性纳米蒙脱土(MMT),得到的有机蒙脱土(OMMT)再与 PPS 熔融共混,表征发现 OMMT 的加入会导致 PPS 的异质成核结晶,并提高 PPS 的热稳定性。Zhang 等通过 1- 氯萘共混法制备 PPS/EG(exfoliated graphite)并研究其性能 ;PPS/REGO(reduced exfoliated graphite oxide)表现出优异的导电性能(5 wt%REGO,导电率达到1.17*10 -2 S·cm -1 );PPS/EGO(exfoliated graphite oxide)的导电性能远低于PPS/REGO,这可能是由于体系内含氧导致表面缺陷,破坏了导电介质从而降低了电导率造成的 ;然而,EGO能有效提高PPS的机械性能,EGO添加量仅为1 wt%时,复合材料的抗断强度就能达到 1.3*10 3 MPa,是纯 PPS的 109.5 倍,这种增强效果主要源于 EGO 的异质成核以及大量 EG-thiol(硫醇)加合物共价键的形成。
近些年,聚合物和PPS共混合金的研究是PPS改性的一个重要方向。如聚酰胺(PA)共混显著提高 PPS抗冲击强度;聚碳酸酯(PC)共混大大改善PPS 的冲击强度、拉伸强度等力学性能 ;聚砜(PSF)共混,熔融态粘度降低,加工性能有所改善;酚醛树脂(PF)改性,可制成多空含油聚合物轴承,强度大,成本低,孔隙率高,润滑油保留能力强;聚苯乙烯(PS)改性,能改善脆性,提高冲击强度;聚四氟乙烯(PTFE)共混,其共混合金材料摩擦系数低且耐磨性能优良,适合制作轴承,而以PPS为主的共混物比纯PPS韧性高且耐腐蚀,另外以 PTFE 为主的共混物可提高 PTFE 的抗蠕变性能、压缩强度并减少透气性,适宜制作衬垫;聚醚醚酮(PEEK)共混,可改善 PEEK 的加工条件,提高PEEK韧性并降低成本,从而得到综合两者优点的新型高性能复合材料。此外,PPS 还能和聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT),热致液晶聚合物(TLCP)等聚合物共混改性,甚至还可以与 PPS 的各种共聚体进一步共混,以期获得更加优异的改善效果,综合更多的优良性能。
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