聚苯硫醚(PPS)是一种综合性能优异的热塑性工程塑料, 它的突出特点为耐高温、耐辐射、耐腐蚀、无毒、难燃及良好的加工性能, 是一种能够在恶劣环境下长期使用的特种工程塑料。但PPS 属于高结晶树脂,分子链较为僵硬, 熔融流动性较差, 材料的脆性较为显著, 限制了其作为冲击部件使用。此外, PPS 的价格十分昂贵。

将不同类型的聚合物采用物理或化学的方法共混,不仅可以显著改善原聚合物性能, 还可以大幅度降低材料的成本。因此, 近年来国内外对PPS 的共混改性进行了广泛的研究。目前, 已工业化生产的共混改性体系有PPS PC 、PPS PA66 、PPS PPO 和PPS PTFE 等。

PPS 尼龙66(PA66)是一个成熟的共混改性体系。由于PPS 和PA 的溶解度参数分别为12.5 和13.6 , 具有良好的热力学相容性, 高温下几乎可以以任何比例混溶。但是, 由于共混树脂无增强基增强, 其力学性能较差, 从而限制了其在工程领域的应用。对于要求强度高、韧性好、耐高温的工程塑料, 通常加入增强材料(如玻璃纤维、碳纤维或植物纤维等)。研究发现, 40%玻璃纤维(GF)增强PPS 复合材料的综合性能较好, 因此在40 %GF 含量的基础上探索PA66 含量对合金性能的影响。一般来说, 影响共混合金的因素除了共混比和GF含量外, 还有相容剂、螺杆转速以及模具温度等[ 4] 。

尽管PPS 与PA66 二者的溶解度参数较为接近, 但是两者的结构却相差很大, 因而共混后难以形成理想的合金。为了进一步改善它们之间的相容性, 常常需借助相容剂增容。为此, 涂开熙等人先在无任何相容剂存在条件下, 对PPS 和PA66 在一定比例范围内进行共混试验, 确定最佳的配比, 然后加入采用接枝反应制成的带官能团的接枝聚合物(GP)作为相容剂, 再进行共混。

在PPS PA66 合金中, 随着PPS含量的增加, 热变形温度上升, 拉伸和弯曲强度呈先升后降趋势, 而冲击强度则呈下降趋势, 其最佳配比为30 70 。从表2 中可以看出, 经中选择最佳配比(30 70)并进行GP 增容的PPS PA66 合金的综合性能均有所提高, 特别是缺口冲击强度提高的幅度接近一倍, 大大改善了该材料的韧性, 其适用性更强。

应用扫描电镜(SEM)分别观察30 70 和30 70-GP两个配方试样的微观形态结构。比较两图可以看出, 对于增容的共混体系, 分散相PPS 在连续相PA66 中, 粒径显著变小, 分散也较为均匀, 两相界面不清晰, 无明显相分离。这说明PPSA66 共混体系在相容剂作用下, 两相之间形成较强粘结力, 材料性能得到改善。

通过共混方法对PPS 改性的研究已取得很大的进展。制备出一些具有优良综合性能和高性价比的PPS合金材料, 部分已经开始了工业化生产, 展示出广阔的应用前景。然而, 开发具有极高韧性、冲击强度, 加工性能好、成本低和耐热性能高的PPS 合金, 尤其是在深入了解共混树脂之间的相容性, 以及寻求或研制合适的增容方法或相容剂方面, 还有待于进一步深入研究。