聚苯硫醚(PPS)是一种综合性能优异的聚合物材料,具有很好的流动性、阻燃性、耐化学药品性、刚性和模量,电气性能优越,尺寸稳定性高,抗蠕变性好,易于成型加工,同时还具有耐老化、抗辐射、无毒等特点,在机械、化工、电子、汽车、航空和国防领域有着广泛应用。
随着发展的需要,聚苯硫醚已经成为世界第六大通用工程塑料。聚苯硫醚虽有许多优异的性能,但是也存在着脆性大、韧性差、耐冲击强度低等缺点。为了提高PPS树脂的综合性能,对PPS树脂进行热交联处理及交联增韧改性是近些年来研究的热点。
作为一种半交联聚合物,聚苯硫醚自身有着典型的交联特性。所以,从后交联处理的角度提高其综合性能具有十分重要的研究意义。 PPS的交联方法有化学交联和热交联两种,目前以热交联为主。化学交联需要加入交联促进剂,通过化学交联剂的作用促进聚合物进一步交联。化学交联剂的添加,使聚合物体系复杂化,还有可能伴随一些副反应的发生。
热交联处理方法的基本原理来源于 PPS的热化学特性,在适当温度下自身可以发生扩链和交联反应。对PPS树脂进行热交联处理可以提高其分子量并使分子链部分交联,在不改变其热塑性加工性能的前提下提高PPS的拉伸强度、模量和耐热性,同时也可以使加工性能更为稳定。
PPS是一种耐热高聚物,由于直接合成的 PPS树脂分子量较低,无法直接模压成型,必须对其进行交联改性处理增大分子量并提高其物理机械性能。线型PPS在不同气氛条件下进行热处理可以得到结构不同的树脂。
利用DSC(在空气或者氧气条件下,200-250℃范围内研究了PPS树脂的固相交联过程,探讨了不同交联温度和环境条件对PPS树脂固相交联的影响,同时还对PPS树脂颗粒尺寸的影响进行了研究。结果表明:随着交联温度的升高,交联速率和程度都有明显增加,达到最大交联速率的时间与交联温度无关,环境条件由空气变成氧气或者增加环境中氧气浓度都会同时提高PPS的交联速率和交联程度。 PPS树脂交联时间随颗粒尺寸的减小而下降,尺寸越小交联速率越高,反应越快。
经过热交联处理的PPS树脂玻璃化温度升高,分子量增大,性能得到很大提高,加工特性也更加稳定。但是,热交联处理也会使PPS树脂交联形成网络结构,脆性更大,为了得到综合性能优异的 PPS树脂材料,还需要增韧处理来补偿PPS的脆性。对其增韧主要有两类方法:一类是弹性体对PPS增韧改性,另一类是PPS与其它塑料共混。
目前得到产业化的增韧方法是用少量的乙烯 - 甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物直接增韧PPS ,当EGMA质量分数在5%时PPS的韧性最好,纤维复合材料的缺口冲击强度可以提高100%左右,在提高 PPS拉伸强度的同时保持原来的热变形温度。这种增韧机理为EGMA所带环氧基团与PPS合成反应中产生的端氨基发生反应,形成的接枝或交联结构中的乙烯链段对PPS产生了增韧效应。
然而,目前 PPS 热交联处理和增韧改性是分为先后两个阶段进行的,由于热交联过程先决定了 PPS半交联结构的基本特征,带来PPS严重的脆性行为,随后的增韧也就有了一定的局限性; PPS热交联处理后的刚性链结构给其成型加工和应用带来了较大困难,同时还伴随高能耗问题。所以,把 PPS 的热交联处理与其增韧过程很好的结合起来同步进行成为今后研究的重点。
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