共混改性是将两种或者两种以上的聚合物采用物理或化学的方法共混,最终形成一种宏观上均匀,而且性能得到改善的新材料的过程,得到的新的共混产物称为聚合物共混物,通常也称为聚合物合金。共混改性不仅可以综合均衡各聚合物组分的性能,消除单一聚合物组分性能上的弱点,改善聚合物的加工性能,降低成本,还可以满足一些特殊的需要,制备出具有崭新性能的新型聚合物材料。
PPS 共混合金可在保持其基本性能不变的情况下大幅度提高它的抗冲击强度、韧性、耐磨性及加工性等。就 PPS 共混合金的组成而言,主要可分为 PPS/弹性体、PPS/通用塑料、PPS/工程塑料、 PPS/特种工程塑料和 PPS/其他聚合物。
弹性体主要是作为冲击改性剂来增韧 PPS。弹性体粒子对于改进工程塑料的脆性非常有效,这是由于弹性体粒子与基体的泊松比和模量的差异,当共混物受到冲击时,弹性体粒子作为应力集中中心首先发生形变,在自身内部形成可吸收能量的微孔或气穴,降低了材料的外部冲击能量,并同时引发基体产生剪切屈服或者形成银纹,使基体发生脆韧转变,从而达到增韧的目的。
为了解决弹性体粒子的分散性和相容性问题,研究者普遍采用带反应性基团的弹性体作为冲击改性剂,同时为了弥补弹性体带来的模量下降,还经常与玻璃纤维等增强材料配合使用。
Masamoto采用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)通过熔融反应性挤出的办法对 PPS 先进行化学改性,引入—NCO 基团再与作为增韧弹性体的乙烯基丙烯酸酯接枝马来酸酐熔融共混得到增韧 PPS。结果表明,弹性体与 PPS 基体具有良好的相容性,MDI 改性的 PPS 与带反应性基团的弹性体达到了反应性增容的目的。
同时还发现,弹性体颗粒的直径越小,缺口冲击强度越高,并且存在脆-韧转变的临界直径和临界弹性体颗粒间距。断裂面形貌观察发现,基体沿弹性体空洞延长,故认为其增韧机理是基体屈服引起能量耗散而不是银纹化增韧。
Lee将 PPS 与乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EGMA)熔融共混后发现,当 EGMA 质量分数为 5%时,弹性体表现出最窄的颗粒尺寸分布范围,此时共混物的韧性最好;此后继续增加 EGMA 含量,共混物的韧性反而降低。这是因为 5wt% EGMA 的共混物表现出更大的基体塑性形变,而含量增加时,由于弹性体与基体相容性变差,其冲击形貌与纯 PPS 无明显差别。
Hisamatsu等研究了相容性对 PPS/SEBS (苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)聚合物合金韧性的影响,通过对比不同马来酸酐接枝率的 SEBS 对合金性能的影响发现,高接枝率的 SEBS 与 PPS 基体有良好的相容性,韧性显著提高,而未改性和低接枝率的 SEBS 在基体中分散差,相畴粗大,呈棒状,并沿着熔体流动的方向取向,这些取向的 SEBS 颗粒很容易断裂,限制了合金韧性的提高。
高西萍[43]等也采用熔融挤出法制备了 PPS 与马来酸酐接枝 SEBS(SEBS-g-MAH)的共混物,并考察了共混物的热行为、力学性能、相形态及增韧机理。结果表明:PPS 和 SEBS-g-MAH 的玻璃化温度有相互靠近的趋势, 两组分部分相容;随着SEBS-g-MAH 用量增加,共混物的韧性得到很好的提高。在此基础上将 Kevlar纤维引入到 PPS/SEBS-g-MAH 共混体系中发现,SEBS-g-MAH 既可以作为增韧剂,又可以作为两相相容剂来提高 PPS 和 Kevlar 纤维的界面黏结能力,使共混物达到增强增韧的效果。
魏磊等将新型的多官能团弹性体 EMG(高摩尔质量乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物)添加到玻璃纤维增强 PPS 复合材料中,结果表明弹性体 EMG 对聚苯硫醚具有很好的增韧作用,当其质量分数达到 12%时,共混体系的缺口冲击强度达到 18.2kJ/m2;但拉伸强度有一定程度的下降。
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