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聚苯硫醚PPS/CF碳纤填充改性

发布时间:2020/1/13 1:04:39阅读人次:1394

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。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。

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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。

S.  Bahadur  等[22]研究了碳纤维增强 PPS  复合材料的动态力学性能、摩擦性能和热性能。研究发现碳纤维的加入对复合材料熔点、结晶温度、玻璃化转变温度、结晶度等都有一定程度的影响,摩擦系数受碳纤维的影响较小。Desio 等研究了纤维的加入对 PPS 结晶度的影响。他们发现碳纤维会减少 PPS 的半结晶时间,而玻璃纤维只有在较高的结晶温度下才会影响半结晶时间。

T. Caramaro 等人研究了碳纤维增强聚苯硫醚复合材料的力学性能,发现复合材料的力学性能可以通过控制模塑条件和树脂形态来进行调节。ChiM.Ma 等研究了环境中的水对 PPS/CF 复合材料力学性能的影响,结果表明,在潮湿环境下,PPS/CF 复合材料仍能保持良好的力学性能;Lopez 等发现,横穿结晶的程度会受到 CF 表面粗糙程度的影响,其适于在较低温度下形成且随着 PPS 摩尔质量的降低而增加。

邱军等采用冷压烧结法制备了 PPS/CF 复合材料,研究了 CF 含量、表面处理方法等对 PPS 复合材料性能的影响。研究发现随着 CF 含量的增加,复合材料的力学性能先提高后降低;CF 用环氧树脂(EP)处理后,与 PPS 的粘结性能得到改善,复合材料力学性能明显高于未处理 CF 制成的复合材料;在 PPS/CF 复合材料中添加约 20%的经过钛酸酯偶联剂处理的硅灰石可提高复合材料的韧性和耐热性。

张师军采用连续碳纤维的双螺杆挤出增强工艺开发了碳纤维增强聚苯硫醚复合材料并探讨了加工工艺参数与材料性能的关系。饶军等在设备较为简单的条件下,采用悬浮法制备出浸渍效果较好的 PPS/CF 预浸料和性能良好的 PPS复合材料。