新闻中心

传递新资讯,分享企业新成果

行业动态

聚苯硫醚PPS基复合材料的性能优化

发布时间:2019/7/29 16:43:31阅读人次:1225

 聚苯硫醚PPS)是一种半结晶热塑性聚合物,结晶度(Xc)约为29%-36%,玻璃化转变温度(Tg)在80-90℃之间,熔点(Tm)约为285℃。PPS由于其优异的耐化学性、低摩擦系数、尺寸稳定性、耐高温性和高阻燃性等成为最具潜力的工程塑料之一。PPS的分子量在40000左右,主链中的苯环使PPS排列规整,具有刚性结构,纯PPS材料质地偏脆,冲击强度低,当温度超过Tg时,PPS的主链因发生蠕变作用而使材料的力学性能下降。硫原子以对位形式存在于苯环上,但CSC的键能较弱,二价的硫原子不稳定,容易受到外界条件的影响。例如,纯PPS很容易因高温氧化而导致大分子交联,甚至降解。针对PPS的这些缺点,增韧、抗氧化和增强力学性能是提升PPS材料性能的3个主要研究方向。

 PPS的工业化制备方法主要是硫化钠法和硫磺溶液法,但是国外长期垄断了高性能PPS的研发技术,较高的价格限制了PPS的应用与发展。随着国内技术的发展及对环保和持续发展的重视,PPS原料的成本降低,其复合材料能够广泛应用于汽车及医疗领域中,如滤袋、插头板、线圈架、芯片载体等,文章简要介绍了PPS复合材料在抗氧化性、增韧和增强方面的改善方法和机理,主要综述了PPS复合材料在工业过滤、民用交通工具、生物医疗和防护织物等方面的国内外应用研究进展。

1抗氧化性能

 高温下,PPS大分子中的CSC键容易受到强氧化气体的影响,使纯PPS容易被氧化,大分子交联甚至降解,材料的力学性能变差。为了弥补这个缺点,通常用抗氧剂修饰PPS分子,可以在一定程度上阻止PPS热氧化,但由于分解温度低,高温下小分子抗氧剂容易分解和气化,在PPS(>300℃)的加工温度下,不能达到抗氧化的目的。另一种提高PPS抗氧化能力的方法是将无机物纳米颗粒引进PPS基体中,如铝酸钙、二氧化硅和蒙脱土等。层状蒙脱土(MMT)具有优良的氧气阻隔性能,因此可以防止氧气渗透并显著延迟聚合物基体的热氧化降解。由于与树脂基体间的层间界面问题,蒙脱土常与SiCSiO2等共同作用以获得更好的抗氧化效果。

2增强

 纯PPS存在脆性大的缺点,常见的增强方法是将其他填料通过共混改性的方法添加到PPS体系中,主要包括玻纤(GF)、碳纤(CF)和玄武岩纤维(BF)等。陈晓嫒等增加复合体系中BF的量时,发现结晶峰向高温区移动,此时BF起到了异相成核的作用,促进了体系的结晶,因此,可以提高整体的力学性能。当加入增强纤维GFCF时,一方面可以承载部分载荷,避免应力集中,另一方面可以吸收冲击时产生的部分能量,避免已形成的裂纹进一步扩散。此外,在高温环境中,PPS的—SH端基键可以与其他树脂基团(环氧基团等)发生扩链或交联作用,改善了相与相之间的相容性,增强了力学性能。

3增韧

一般而言,采用弹性体或本身韧性较好的塑料对PPS基体进行增韧,其原理如下:PPS基体受到冲击时,作为均匀分布在基体中的分散相首先发生形变并吸收大量能量,并且可以诱发基体产生银纹和剪切屈服,从而达到增韧的目的。此外,预增韧及提高界面相容性也是增韧的途径,例如,使用GF等虽然可以起到增强作用,但由于亲和性不同会使材料发生脆断,当粒度小于5μm的改性聚苯乙烯(PS)与PPS共混进行预增韧后,发现PS均匀分布在基体中,断裂方式转变为韧性断裂。