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PPS/无机填料 填充改性

发布时间:2020/1/13 0:55:54阅读人次:1731

聚苯硫醚虽然具有很多的优异特点,但也存在着一些不足。例如,聚苯硫醚虽然机械性能优异,但韧性较差,冲击强度不高;PPS 无定形部分的玻璃化转变温度只有 85~90℃,制品在温度超过 90℃的情况下长期使用易产生蠕变而使力学性能降低;成本高、价格昂贵也是其不足之处。

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由于 PPS 这些自身的不足,纯 PPS 制品很少,一般都要对 PPS 进行改性后才最终投入使用。目前针对聚苯硫醚的改性主要有化学结构改性和物理改性两种方法。化学结构改性是在 PPS分子链中引入改性单体,改变 PPS 的分子链结构,这种化学改性成本高,技术难度也相当大,工业化实施困难,而物理改性中的填充改性和共混改性,由于操作简单、成本低廉,改性效果显著,成为 PPS 改性最主要的方法。

将聚苯硫醚与各种高模量的纤维如玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)、芳纶纤维等复合,可以提高其刚度、强度、耐热性等。加入到 PPS 基体中的纤维,可作为成核剂,使 PPS 分子链在纤维的表面结晶,这种现象称为横穿结晶现象。横穿晶可以在 PPS 与纤维之间的界面形成较强的界面粘附,当基体受到外力时,应力可以通过界面传递到纤维上,使其起到结构支撑作用,从而使复合材料的力学性能大幅提高。

PPS/无机填料复合材料的开发,最初是希望在保证材料性能的基础上降低材料的成本,从而推广聚合物的应用范围为目的的。然而,经过几十年的发展,尤其是纳米技术产生以后,PPS/无机填料复合材料不但实现了降低成本、改善聚苯硫醚的力学性能和加工性能的目的,而且无机填料的加入还能够赋予复合材料其它性能,如导热性、导电性及磁性能等。

Lu  Dan 等[32]将纳米 Six(x 的值为 1.2~1.6)粒子用环氧基团接枝处理后添加到PPS 基体中,测试结果表明,经过环氧基处理过的纳米 Six可以在 PPS 基体中均匀分散,纳米粒子上接枝的环氧基,使得它与 PPS 的界面粘结变强,纳米 Six/PPS复合材料的冲击强度得到了大幅度提高。

周洪庆等[33]用化学沉积法制备了粒径30nm 左右的 TiO2,并将其加入到 PPS 基体中,制备了相对介电常数为 6.0~13.0且损耗低的高性能新型微波复合材料。C.J.Schwartz[34]研究了纳米 Al2O3 改性 PPS的摩擦性能。结果表明,添加少量的纳米 Al2O3 粒子后,复合材料的摩擦系数基本没有变化,但纳米 Al2O3 粒子含量达到 10%时,复合材料的磨损量增加,摩擦系数有增大的趋势,当添加量继续增加,摩擦系数迅速减小。

龙盛如等将纳米Ca CO3 与 PPS 通过熔融共混挤出制得复合材料。通过透射电镜对纳米 Ca CO3的形态及粒径分布进行观察,并用原子力显微镜、力学测试等方法对复合材料微观结构和力学性能进行表征。结果表明,纳米 Ca CO3的平均粒径约 56 nm,从复合材料表面形貌可见纳米 Ca CO3分散在树脂基体里,少量粒子发生了变形;复合材料的韧性得到了明显提高。

Defeng Wu 等采用熔融共混的方法制备了 PPS/四氧化三铁(Fe3O4)复合材料,考察了复合材料的形态、力学性能及磁性能。结果表明,均匀分散的 Fe3O4 粒子与 PPS 基体界面结合紧密;与纯 PPS 相比,复合体系的拉伸和弯曲强度显著提高,冲击性能也有所改善,但过多的 Fe3O4 填充量反而不利于材料力学性能的提升;复合体系的磁性仅依赖于 Fe3O4 的含量,而与Fe3O4 的分散程度无关。

Suzhu Yu 等制备了 PPS/碳纳米管复合材料。研究表明:碳纳米管均匀的分散在 PPS 基体当中,它的加入提高了 PPS 复合材料的力学性能和导电性能。