聚苯硫醚的增強增韌改性

聚苯硫醚(PPS)具有優(yōu)異的機械強度、熱穩(wěn)定性、加工性能,為世界第六大工程塑料。但PPS的脆性較大,無法自潤滑,且在高溫下容易被氧化,限制了其在工業(yè)上的應用。PPS增強增韌改性方式主要有納米材料改性、纖維改性、合金共混改性、化學改性等。PPS增強增韌改性方法1納米材料改性納米材料改性分為兩種：一是用納米材料對纖維表面進行處理，二是以納米為填料增強增韌。用納米材料對纖維表面進行處理達到增強增韌效果.WuY[4]等通過氧化石墨烯(GO)處理短切碳纖維（SCF），得到GO涂層的SCF/PPS復合材料，大大改善其界面相容性，實現(xiàn)增強增韌的效果。下圖為PPS復合材料的拉伸強度和楊氏模量。從圖中可以看出，GO涂層SCF增強PPS表現(xiàn)出最佳的拉伸性能，這是由于GO提高了碳纖維與PPS之間的界面強度，可以有效地將載荷傳遞到碳纖維上。圖1純PPS和PPS復合材料的拉伸強度和楊氏模量以納米為填料增強增韌.將甲苯二異氰酸酯(TDI)接枝到納米二氧化硅(nano-SiO2)，制得PSS/改性nano-SiO2復合材料。結(jié)果表明:當改性nano-SiO2質(zhì)量分數(shù)為1%時,PPS/改性nano-SiO2復合材料的拉伸強度高達59.0MPa,拉伸斷裂應變高達112.1%。下圖為聚苯硫醚（PPS）拉伸沖擊強度與結(jié)晶度的關(guān)系。結(jié)果表結(jié)晶度越小，共混沖擊強度的提高越大。圖2聚苯硫醚（PPS）拉伸沖擊強度與結(jié)晶度的關(guān)系[5]2纖維改性纖維的加入可以在保持PPS優(yōu)異性能的同時，降低PPS的使用成本，克服其容易脆性斷裂和低斷裂應變的缺點。KhanSM等[6]通過增加碳纖維(CF)層數(shù)增強PPS。結(jié)果表明:當CF層數(shù)由4層增至20層時,材料的沖擊強度由2.60kJ/m2升至7.20kJ/m2,硬度也明顯增大。下圖為PPS/CF4層復合材料結(jié)構(gòu)示意圖和PPS/CF（4–20）層狀層壓復合材料的應力-應變曲線。圖3PPS/CF4層復合材料結(jié)構(gòu)示意圖圖4PPS/CF（4–20）層狀層壓復合材料的應力-應變曲線[6]3合金共混改性合金共混改性可以克服單一聚合物性能的局限，將不同聚合物性能有效結(jié)合。聚苯醚(PES)具有優(yōu)異的抗沖擊性能,能夠有效克服PPS韌性差的缺點。LiDD等[7]采用雙螺桿擠出機熔融擠出制備不同重量比（10/0、8/2、6/4、4/6、2/8、0/10）的聚醚砜（PES）和聚苯硫醚（PPS）共混物。下圖為不同PPS含量共混物的抗彎強度和抗彎強度曲線、拉伸強度和拉伸強度曲線、沖擊強度曲線。結(jié)果表明:PES/PPS共混物具有優(yōu)異的力學性能。當PES的質(zhì)量分數(shù)為40%時,PES/PPS共混物的沖擊強度高達3.33kJ/m2。圖5不同PPS含量共混物的抗彎強度和抗彎強度曲線、拉伸強度和拉伸強度曲線、沖擊強度曲線[7]4化學改性化學改性主要是通過在PPS中引入活性官能團(氨基、羧基等),達到增強增韌目的。采用高壓親核取代反應合成了含有羧基的PPS,制得了PPS/玻璃纖維(GF)復合材料。根據(jù)FT-IR、DSC、TGA、力學測試和接觸角測試的結(jié)果，與純PPS相比，所有共聚物都具有相似的結(jié)構(gòu)和改進的親水性能。改性PPS與純PPS具有良好的物理相容性。結(jié)果表明:羧基的引入改善了PPS/GF復合材料的界面黏合和機械性能，從而改善拉伸強度和模量。