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聚苯硫醚PPS/GF玻纤填充改性

发布时间:2020/1/13 1:06:04阅读人次:1488

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。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。

PPS预浸.jpg

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。

Jog研究了 40wt%玻璃纤维增强 PPS 的等温结晶动力学,发现其结晶速率比未增强的 PPS 快 15%~25%,结晶度较低,增强 PPS 体系的结晶温度比未增强的 PPS 提高了 6℃。Byaung 等运用短切玻璃纤维与聚苯硫醚挤出造粒制备玻璃纤维增强 PPS  复合材料。研究了 25℃、75℃、125℃和 175℃四种测试温度下,纤维含量对材料力学性能的影响。结果表明,在较低的测试温度下,PPS 复合材料的拉伸强度和弹性模量随玻纤含量的增多提高得更明显;复合材料的冲击强度在玻纤含量为 40%时达到最大,且与测试温度无关。

翟欢等人采用不同长度及不同形式的玻璃纤维对聚苯硫醚进行增强改性,研究了玻璃纤维的长度及形式对 PPS/GF 复合材料冲击性能的影响。研究结果表明,利用粉末浸渍工艺制备的连续玻纤织物与悬浮分散体系叠层模压成型的 PPS/GF 复合材料板材的冲击强度最大,可达 137.4 kJ/m2;注塑成型的短纤(纤维长度小于 0.8mm)增强 PPS 复合材料的冲击强度最小,用悬浮分散方法制备的复合材料的缺口冲击强度居中。

邱军采用“冷压烧结”的方法用玻璃纤维布增强 PPS 制备了 PPS/GF 复合材料。研究表明,复合材料的拉伸强度在玻纤布含量为 70%时达到最大值,冲击强度在玻纤布含量为 50%达到最大,随后随玻纤含量的增加强度有所下降。

陈晓媛等人研究双螺杆挤出及注塑工艺、GF 用量和表面处理对 PPS 复合材料性能的影响。结果表明,挤出机螺杆剪切元件的数目决定了 GF 在 PPS 中的尺寸和分散程度,注射温度为 310℃时,PPS 复合材料的综合力学性能更为优越,热处理反而会使材料的力学性能略有下降;材料的力学性能在 GF 质量分数为 40%时达到最佳。SEM 照片可看出,未处理的 GF 很少被 PPS 包覆,表明界面粘接弱。