偶联剂处理对玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料摩擦性能的影响

聚苯硫醚(PPS)因其出色的硬度和力学性能受到人们的广泛关注,但存在韧性和耐摩擦性差等缺点,需要对其进行改性来获得更好的综合性能。本文使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)偶联剂改性玻璃纤维(GF)作为聚苯硫醚(PPS)/四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物(THV)复合材料的增强剂。通过傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)证实偶联剂成功引入和存在的基团反应。通过力学性能、摩擦性能和差示扫描量热仪(DSC)分析探究了KH570用量对PPS/THV复合材料力学性能和耐磨性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)研究材料磨损机制的变化。结果表明,随着KH570用量的增加,纤维与基体界面间的惰性被削弱,纤维与基体间的浸润性得到进一步提升,致使材料的力学性能和摩擦性能都得到了不同程度的提高。当KH570用量为2 phr时的改性效果最好,材料的无缺口冲击强度提升了52.2%,摩擦体积降低了50%,平均摩擦系数下降24%,改性后的纤维在基体中形成的骨架强度和完整性同步增强,纤维脱黏现象减少,材料磨损机制出现了从磨粒磨损到黏着磨损的转变。

高活性聚苯硫醚树脂的制备及其性能研究

本文研究探讨了不同端基调节剂对聚苯硫醚(PPS)树脂实施端基处理后对其反应活性及熔融结晶温度(Tc2)的提升。通过对比分析,发现以含羟基芳香族硫醇化合物为端基调节剂时,PPS树脂的反应活性和Tc2提升更明显。后续洗涤纯化过程中增加酸洗步骤,可以进一步促进树脂反应活性与Tc2的提升,对于优化共混改性挤出过程中复合材料的整体性能尤为关键。

高性能结构材料——聚芳硫醚

介绍了聚芳硫醚类高性能结构材料在国内外的研究和发展情况,对几种主要的聚芳硫醚材料品种如聚苯硫醚、聚苯硫醚砜、聚苯硫醚酮、聚苯硫醚酰胺等的合成路线及方法、树脂及复合材料的性能作了详尽的表述,并对该类材料目前存在的问题及今后的发展方向进行了展望。

聚苯硫醚复合材料摩擦性能的研究

考察了聚四氟乙烯(PTFE)、纳米无机粒子及不同含量和粒度的石墨填充改性聚苯硫醚(PPS)复合材料的摩擦磨损性能、力学性能;并采用扫描电镜(SEM)观测了磨损表面及对摩面的微观结构。结果表明:石墨的添加有利于在对摩面上形成转移物,而且随着石墨含量的增加,材料的摩擦系数明显降低,但磨耗量却有所升高,而石墨的粒度变化对材料的摩擦性能没有太大的影响;当PTFE和石墨两种固体润滑剂同时加入时,材料的力学强度有所降低,但其摩擦系数及磨耗量都得到明显改善,材料以疲劳磨损为主;纳米无机粒子的加入会使材料的磨耗量有所增大,其磨损机理转变为磨粒磨损。

热处理聚苯硫醚的红外光谱分析

利用红外光谱技术对不同温度下在密炼机中热处理的聚苯硫醚(PPS)树脂进行分析;研究了热处理前后PPS的结构变化,探讨了PPS的热交联机理。结果表明:与未处理PPS相比,热处理后PPS的苯环的C—CH而内变形振动峰、笨环C—H面外弯曲振动峰、亚砜基伸缩振动峰及C—S面内伸缩振动峰向高位偏移;PPS经热处理后发生了氧化交联,且交联发生在苯环上,氧化发生在硫醚键上。

聚苯硫醚的增强增韧研究

将玻璃纤维和弹性体同时添加到聚苯硫醚(PPS)树脂中,通过双螺杆挤出机制备出聚苯硫醚复合材料;就玻璃纤维和弹性体对聚苯硫醚的增强增韧效果进行了研究,结果表明:玻纤对聚苯硫醚的增强效果比较明显,当玻纤质量分数达到20%时,共混体系的拉伸强度提高1倍,达到110 MPa;但玻纤对聚苯硫醚的增韧效果比较有限,当玻纤质量分数达到30%时,体系的冲击强度达到最大。弹性体EMG对聚苯硫醚具有很好的增韧作用,当其质量分数达到12%时,共混体系的缺口冲击强度达到18.2 kJ/m2;但同时体系的拉伸强度有一定程度的下降。

界面改性剂对聚苯硫醚/碳纤维复合材料力学和热力学性能的影响

采用耐高温环氧树脂四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯醚涂覆碳纤维,通过熔融共混制备界面性能得到改善的碳纤维增强聚苯硫醚复合材料。用不同浓度的环氧丙酮溶液浸泡处理碳纤维,并对制得的复合材料力学性能和断面形貌进行表征。结果表明,在实验范围内,2%的环氧丙酮溶液处理碳纤维后,材料的性能最好,拉伸和冲击强度分别达到150.5 MPa和40.2 kJ/m2。并通过动态力学和差示扫描量热等手段研究了碳纤维表面环氧含量不同对复合材料的动态力学性能和熔融结晶行为的影响。结果表明:在实验范围内,2%的环氧溶液处理碳纤维制得的复合材料的储能模量和结晶温度均最高。

SEBS-g-MAH增韧聚苯硫醚性能研究

采用熔融挤出法制备了聚苯硫醚(PPS)与马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体(SEBS-g-MAH)的共混物,并考察了共混物的热行为、力学性能、相形态及增韧机理。结果表明,两组分的玻璃化温度有相互靠近的趋势,显示PPS和SEBS-g-MAH部分相容;随着SEBS-g-MAH用量增加,共混物的韧性得到很好的提高,当SEBS-g-MAH的质量分数为30%时,其冲击强度达到7.5kJ/m2。PPS/SEBS-g-MAH/Kevlar纤维共混体系中,SEBS-g-MAH既可以作为增韧剂,又可以作为两相相容剂来提高PPS基体和Kevlar纤维的界面黏结能力,使共混物达到增强增韧的效果。

GF增强PPS复合材料的增韧改性研究

分别以乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(GMA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)为增韧剂,以质量分数为40%的玻璃纤维(GF)为增强剂,通过双螺杆挤出机制备了一系列GF增强聚苯硫醚(PPS)复合材料,探讨了增韧剂种类及含量对复合材料拉伸强度、弯曲强度及弯曲弹性模量、悬臂梁缺口冲击强度和熔体流动速率(MFR)的影响。结果表明,POE-g-MAH对GF增强PPS复合材料的增韧效果最明显,当POE-g-MAH的质量分数为6%时,复合材料的悬臂梁缺口冲击强度比未添加增韧剂时提高25%,并且POE-g-MAH对复合材料的MFR影响相对较小,是一种高效的GF增强PPS复合材料增韧改性剂。

聚苯硫醚合成技术及其应用

介绍了聚苯硫醚(PPS)的物理化学性能,分析了硫化钠法、硫磺溶液法、硫化氢法、对卤代苯硫酚缩聚法和氧化聚合法合成PPS的技术;阐述了PPS的应用进展;详述了PPS的成形与加工技术研究;PPS具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性、阻燃性等,在环保、电子、机械、汽车、纺织、航空航天等领域中得到广泛应用;提出加快高性能PPS合成与加工的研发力度,促进PPS纤维纺丝技术研究及工业化的应用。

高纯度聚苯硫醚的研究进展

概述了聚苯硫醚的传统合成方法,并对其不足作了讨论。综述了高纯度聚苯硫醚的制备、性能和应用。

PASS溶液性质对静电纺丝可纺性及纤维形貌的影响

选取苯酚和四氯乙烷的混合物作溶剂,采用不同分子量的聚芳硫醚砜(PASS)树脂配制不同浓度的溶液,考察了溶液动态流变性能、表面张力、导电率对静电纺丝可纺性以及纤维形貌的影响。结果发现溶液的可纺性有实数黏度依赖性,纤维直径受溶液黏度的影响最大。

聚苯硫醚反应性共混体系的增韧研究

通过尼龙66(PA66)与环氧树脂、聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MA)与环氧树脂类弹性体(E)的反应挤出,分别获得了具有微交联界面结构的PPS／PA66／环氧树脂共混体系和PPS／PE-g-MA／E共混体系,对共混物的损耗因数、力学性能及冲击断面形貌进行了研究。实验表明,因界面反应而产生的微交联结构提高了共混体系的相容性,可使体系的缺口冲击强度提高3倍；同时高活性的反应基团还可提供基体与纤维的界面黏结,使共混体系的强度得到提高,并使体系的耐热性得以保持。

PPS导热绝缘塑料的制备及性能研究

通过聚苯硫醚（PPS）与大颗粒氧化镁（40，325目）混合经双螺杆挤出机挤出造粒制备了导热绝缘塑料。研究了导热性能与氧化镁填充量的关系。实验发现：热扩散系数和热导率随氧化镁的填充量的增加而增加；最高热导率达到3．4W／（m·K），此样品仍然可注射成型，且具有良好的机械性能。热失重分析表明失重率随氧化镁填充量的增加而成比例降低，氧化镁对PPS热分解温度没有明显影响，氧化镁的增加使处于高温降解阶段的PPS加速分解。

聚苯硫醚热氧化处理研究

研究了聚苯硫醚在空气环境下经过热处理的合成化学改性。采用高温凝胶渗透色谱、光电子能谱、热失重、红外光谱和高压毛细管流变技术对聚苯硫醚进行表征。结果表明:低相对分子质量的聚苯硫醚和高相对分子质量的聚苯硫醚经过热处理,相对分子质量都会大幅提高;聚苯硫醚经过热处理过程会同时发生氧化反应、氧化交联反应、热交联反应和链增长反应。

PPS/SEBS-g-MAH/PA46合金的制备及性能研究

通过合金化增韧改性PPS。在聚苯硫醚(PPS)中加入聚酰胺(PA46)和增容剂苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH),通过熔融共混制备了PPS/SEBS-g-MAH/PA46合金;进一步使用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)对PPS树脂进行活化处理,之后同样制备了活化PPS/SEBS-g-MAH/PA46合金。测试了合金的力学性能和热性能,并用扫描电镜观察了合金的微观结构形态。结果表明,加入增容剂后,合金的冲击强度有所提高;PPS树脂经过MDI活化后,合金的性能显著提高;当活化PPS/PA46质量比为70/30、SEBS-g-MAH质量分数为9%时,能制备出综合性能优良的合金材料,其冲击强度为8.4 kJ/m2,拉伸强度为61.2 MPa,弯曲强度为81.5 MPa,热变形温度为117℃。

聚苯硫醚/有机蒙脱土复合材料热氧化研究

以十六烷基三甲基溴化铵作为插层剂,采用阳离子交换法对钠基蒙脱土粉体进行有机改性制备有机蒙脱土(OMMT);采用熔融插层法制得聚苯硫醚(PPS)/OMMT复合材料并将复合材料进行热处理;利用红外光谱技术研究热处理前后PPS树脂及其复合材料的结构变化,对PPS的热氧化机理进行探讨;利用电脑测色配色仪对热处理前后的PPS树脂及其复合材料颜色的变化值进行测试。结果表明:与纯PPS树脂相比,OMMT的添加可以在一定程度上提高PPS树脂的抗氧化性;经过热处理后PPS树脂及PPS/OMMT复合材料均发生不同程度的氧化,苯环上发生交联,C—S键上发生氧化;C—H的面外弯曲振动峰及苯环C—O伸缩振动峰均发生蓝移;PPS/OMMT复合材料的色度变化程度明显降低,其中添加质量分数为5%的OMMT的复合材料的抗氧化效果较好。

PPS/TLCP共混物摩擦磨损性能的研究

研究了热致性液晶聚合物(TLCP)改性聚苯硫醚(PPS)共混物的摩擦磨损性能,并采用扫描电镜(SEM)观察了材料的磨损表面和脆断面。结果表明:TLCP的加入可以有效改善聚苯硫醚的摩擦学性能。加入液晶聚合物后,材料的摩擦因数变小,但随着液晶含量的变化,摩擦因数变化较小,磨耗量有相当大的变化,当TLCP质量分数为10%时,磨耗量极低,仅为0.004cm3。磨损面的扫描电镜观察发现,材料的磨损以黏着磨损和磨粒磨损为主,液晶聚合物在共混体系中形成了微纤结构。

聚苯硫醚流变行为研究

采用高压毛细管流变仪研究了进口聚苯硫醚(PPS)树脂的流变性能,分析了剪切速率、温度对PPS树脂流变行为的影响。结果表明,PPS树脂的非牛顿指数均小于1;在低剪切速率下,PPS树脂的表观黏度对温度的依赖程度高于高剪切速率下的依赖程度;PPS树脂的黏流活化能随剪切速率的增加呈减小趋势,其结构黏度指数随温度升高而减小。

EMG增容制备PPS/PA66合金的研究

采用乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)作为增容剂,制备了聚苯硫醚(PPS)/尼龙66(PA66)合金。并对该合金的力学性能、微观结构形态进行了研究。结果表明:EMG对PPS/PA66体系有很好的增容作用,能改善PPS/PA66合金的力学性能,并且增容后,PPS/PA66的界面结合明显增强;EMG的含量越多,增容效果越显著。