随着现代高分子工业的迅速发展,材料领域中的塑料与人类的生产和生活的联系日趋紧密。众所周知,塑料按其应用领域的不同可分为通用塑料和工程塑料两大类。通用塑料的原料来源丰富,产量大,价格便宜,成型加工容易,但受自身性能的限制一般只能作为非结构材料使用。而工程塑料是一类可用作结构材料的热塑性及热固性材料,它具有优良的综合性能,刚性大,蠕变小,机械强度高,耐热性好,电绝缘性好,可在较苛刻的化学、物理环境中作为工程结构材料长期使用,因而应用范围更为广泛,发展势头也愈发活跃。
PPS(poly(phenylene sulfide))又称为聚苯硫醚、聚次苯基硫醚,是继聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚以及聚对苯二甲酸丁二酯之后的第六大特种工程塑料。它是苯环在对位上与硫原子相联而构成的大分子线型刚性结构的硬而脆的聚合物。由于自身刚性的分子结构,PPS 具有优异的力学性能,其拉伸强度数倍于常见的通用塑料。尤其值得关注的 是 ,PPS具有突出的热稳定性,在空气中430~460℃以上才开始分解。因此,优异的力学强度、突出的热稳定性,良好的耐腐蚀性、耐老化性和阻燃性等特点使 PPS 的应用领域越来越广泛。
现阶段,全球生产出的 PPS 用于汽车工业约占 45%左右,主要用于汽车功能件,用于电子工业约占 30% ,在电子工业中主要用于制造变压器、阻流圈及继电器的骨架和壳体,集成电路载体;PPS 也可用于机械工业,用于壳体、结构件、耐磨件及密封材料等。不过 PPS 也存在着一些不足之处。纯 PPS 树脂制品主要缺点是脆性大,韧性较差;此外,PPS 无定形部分的玻璃化转变温度较低(90℃),在使用温度长期超过 90℃的情况下制品易产生一定程度的蠕变从而降低力学性能。
因此,围绕 PPS 应用研究与技术开发的工作主要集中在对其韧性不足的物理或化学改性上。比如制备高分子量的 PPS 来提高玻璃化转变温度,让 PPS 适度交联或长支链化来克服成型收缩率过大的问题,以及将 PPS 与其他聚合物组分或无机填料进行共混等。这其中,共混改性和填充改性由于实施简单、成本低廉且贴近材料的实际加工工艺从而成为 PPS 改性最主要的方法,增强材料常用无机粉体和各种纤维。
众所周知,PPS 是有机高分子聚合物,是一种电的绝缘体,为了扩展 PPS 在电子材料的某些领域的应用,对 PPS 复合材料的导电性能具有一定的要求,如防电磁干扰的屏蔽材料等。本文为提高 PPS的力学性能和导电性能,进行了添加 CF 和 CNTs对PPS 增强效果的研究,研究了填料的含量对复合材料的拉伸强度和电导率的影响规律,并进一步研究CF和CNTs共同增强 PPS 的力学性能和导电性能。
以期获得高性能 PPS 复合材料,从而实现新型 PPS复合材料在电子工业上的特殊应用。本文对 CF 和 CNTs增强 PPS 的力学性能和导电性能进行了详细研究。通过对CF和CNTs不同含量对复合材料的导电性能和力学性能的数据分析,分别得出CF含量为20%、CNTs含量为 15% 时复合材料的力学性能和导电性能较理想。表明 CF 或CNTs的添加量存在一个阈值,当其含量达到此值时,复合材料的力学性能和导电性发生很大的变化。并进一步研究同时添加 CF 和 CNTs对复合材料增强作用。通过分析复合材料的导电性能和力学性能,CF 添加 16% 、CNTs添加 4% 时,相对于 PPS,拉伸强度提高140% ,电导率提高近6个数量级,此时CNTs/CF /PPS 复合材料性能较理想,且经济适用性也较好。
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