聚苯硫醚(PPS)由于存在苯环与硫原子交替排列的结构,表现出较高的力学性能、优异的耐热和耐腐蚀性能以及突出的尺寸稳定性和较好的阻燃性能,但其韧性差,一般不单独使用,大多与玻璃纤维(GF)或矿物填料等进行复合改性。从聚集态结构上看PPS是一种半结晶聚合物,研究其成型过程中的结晶行为对其应用具有一定的理论价值。
关于GF增强PPS的研究报道已有很多,但GF对其结晶性能的影响研究甚少,由于其加工成型是在非等温条件下进行的,工艺条件和配方组成对材料的结构与性能有很大的影响。针对这个问题笔者研究了GF用量和降温速率对PPS/GF复合材料非等温结晶过程的影响,并用Ozawa法和R-t法具体描述了工业上最常用的GF质量分数为40%的PPS/GF复合材料的非等温结晶动力学特性,以期能获得一定的理论指导。
采用N2氛围,称取GF质量分数分别为0%,10%,20%,30%,40%和50%的PPS/GF复合材料粒料3~5mg,以10℃/min的速度从30℃升温至330℃,恒温5min,消除热历史,再以10℃/min速度降温至30℃。再称取GF质量分数为40%的PPS/GF复合材料粒料3~5mg,以10℃/min的速度从30℃升温至330℃,恒温5min,消除热历史,再分别以5,10,15,20,50℃/min的速度降温至30℃。
结论
(1)随GF用量增加,PPS/GF复合材料的χc呈现先下降后上升的趋势,结晶速率得到提高,晶粒的尺寸分布变小,结晶趋于完善。
(2)降温速率增加,GF质量分数为40%的PPS/GF复合材料的过冷度增大,会导致材料结晶“滞后期”延长,结晶速率增大,晶粒尺寸分布不均匀。
(3)Ozawa法和R-t法适用于GF质量分数为40%的PPS/GF复合材料的非等温结晶动力学研究,Ozawa法计算结果表明,复合材料的m和K(T)均随结晶温度的升高而增大,R-t法计算结果表明不同相对结晶度下lnΦ与lnt的线性关系良好。
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