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聚苯硫醚-高密度聚乙烯-玻纤复合材料增韧研究

发布时间:2019/12/13 16:45:08阅读人次:1299

聚苯硫醚(PPS)作为用量最大的特种工程塑料之一,因具有优异的高温稳定性、阻燃性、耐化学腐蚀性及良好的力学和电学性能受到广泛关注。目前,PPS 主要应用于汽车、电子电器、机械仪表、化工设备、国防军工、航空航天及家用电器等领域,应用前景十分广阔。

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虽然PPS具有诸多优良特性,但因具有韧性差、成本高、不易加工等缺点,从而使其在应用范围上受到一定的限制。因此,为了更好地发挥 PPS 的优异性能,围绕其本身的不足必须进行改性从而进一步扩大其应用领域。为此,近年来国内外在 PPS增韧方面做了大量的研究,出现了 PPS/聚砜(PSU)、PPS/聚酰胺(PA)、PPS/聚苯乙烯(PS)、PPS/聚醚砜(PES)等诸多共混体系。

聚乙烯(PE)是一种价格低廉、应用广泛、韧性良好的通用高分子材料,将 PE 与 PPS 共混可大幅度降低材料成本,但PPS 与 PE 的相容性很差,为此需找到合适的增容剂来改善两者的界面粘结性。马来酸酐(MAH)基团可以与 PPS 的—SH 官能团反应,改善共混物的相容性。

马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)可作为 PPS/PE 共混物的增容剂。为了更好地达到增韧的效果,在 PPS/PE 共混体系中引入玻璃纤维(GF)可有效地提高材料的冲击韧性。PE-g-MAH 的 MAH 基团可以分别与 PS、高密度聚乙烯(PE-HD)和 GF 上的官能团反应,从而实现三相界面的紧密结合。

以 PE-HD、GF 为增韧单元,PE-g-MAH 为增容剂,研究了 PPS/PE-HD/GF 复合材料各组分对复合材料韧性的影响,同时考察 PPS/PE-HD/GF 复合材料的显微形貌与冲击韧性之间的关系,并讨论其增韧机理。

结果表明:(1)随着 PE-HD 含量增加,PPS/PE-HD/GF 复合材料的缺口冲击强度逐渐增大。当 PE-HD/PPS质量比为 50/50 时,其缺口冲击强度达 13.56 kJ/m 2 ,比不加 PE-HD 的复合材料提高 90.72%。同时,在复合材料中加入PE-g-MAH后,随其含量的增加,试样的缺口冲击强度显著提高。但当 PE-g-MAH质量分数超过 8% 时,缺口冲击强度反而下降。

(2)PPS/PE-HD/GF 复合材料中,韧性良好的PE-HD 贯穿于复合材料中,提高了复合材料的韧性;另外,PE-g-MAH 可与复合材料中各相的官能团发生反应,增强了复合材料各相间的界面作用,对复合材料增韧起到重要的作用。