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聚苯硫醚,英文名称为 Polyphenylene sulfide(PPS),是苯环在对位上与硫相联而构成的大分子线性刚性结构,是一种新型的高性能热塑性特种工程塑料。目前已经从特种工程塑料的第一类发展成第六大通用工程塑料。PPS 是特种工程塑料中价格最低的,具有较高的性价比,被广泛应用于汽车、电子电器、机械、兵器、航空航天等领。聚苯硫醚在汽车领域的用量约占总消费量的30%,是PPS树脂应用发展最快的领域,PPS在汽车领域上的应用包括发动机部件、各种传感器部件、油泵及配件、车灯部件、各种管道和阀门等。本文介绍聚苯硫醚PPS与塑料共混的改性研究。
PPS与PA溶解度参数相近,所以共混效果较好,共混合金拥有良好的韧性,并且耐高温,阻燃,吸水率低,加工性能好。PPS与PA66共混可提高其韧性,并且其它性能也没有明显降低,PPS/PA66合金的韧性并不是随着PA66的含量增加而提高,当PA66的含量超过阈值时,其韧性反而有所下降。PA66含量为40%时,磨损率最低,为5.24mm3,PPS大于60%时成为连续相,随着其含量增加拉升强度增大。
高西萍采用熔融挤出法制备了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,共混体系中PPS与SEBS-g-MAH的玻璃化温度相互靠拢,表明两组分部分相容,SEBS-g-MAH可以有效地增韧PPS,但是随着SEBS-g-MAH的增加,拉伸强度有所下降;在PPS/SEBS-g-MAH /Kevlar纤维共混体系中,SEBS-g-MAH 既作为增韧剂 又作为两相相容剂,被用来提高PPS基体和Kevlar纤维的界面黏结力,增强增韧共混物。
PPS与PC熔融挤出温度在260~290℃,加入6%纳米碳酸钙,弯曲强度和冲击强度达到最大。PPS和氟树脂都有优异的耐高温、耐腐蚀、耐候性能和良好的电绝缘性能。相比之下,PPS的成型性更好,比氟树脂更具韧性和更低的摩擦系数。PPS基共混合金的韧性、耐化学品侵蚀性以及自润滑性能比纯PPS好,PTFE质量分数为10%时效果最好,拉伸强度为60.82MPa,无缺口冲击强度25.73kJ/m2,在15%时摩擦因数降到0.1;以PTFE为主的共混合金尺寸稳定性、加工性能、抗蠕变性能和透气性都比纯的PTFE得到很大提升。
聚砜具有良好的力学性能、热变形温度、热分解温度和绝缘性,但是加工性能差,阻燃、耐腐蚀性能不足。聚砜与PPS界面张力小,极性差异小,可以形成良好的共混合金。加入PPS可以降低其粘度,增加流动性,降低加工温度。由于二者界面强度较好,所以合金的弯曲强度、弯曲模量和拉伸弹性模量比纯聚砜高,但是缺口冲击强度下降,可能是由于PPS本身脆性引起的。
PPS与聚苯醚(PPO)都拥有优异的力学性能、电绝缘性能和阻燃性能,但是PPO熔体粘度大加工困难,加入PPS可以改变其加工成型性能,又保持它的耐热、阻燃、耐腐蚀和力学性能,降低PPS的成本,但是二者溶解度参数差异较大,共混困难,所以需要加入相容剂增容。
聚醚醚酮(PEEK)的耐热性是众多热塑性树脂中最杰出的,同时还具有优异的力学性能和电性能,但是因为PEEK熔融温度比较高(Tm=334℃),且熔状态粘度较大,所以加工成型比较困难。聚苯硫醚(PPS)具有优异的阻燃性、高温稳定性、良好的力学性能、耐化学腐蚀性、以及电绝缘性能,而成为各机构研究重点开发的新材料,然而由于脆性大、韧性差的缺点,使其在应用范围上受到限制。
陈晓媛等研究了聚醚醚酮(PEEK)/聚苯硫醚(PPS)共混体系,发现加入PPS后共混体系的流动性改善,在熔融状态下两相相容性良好,但是凝固后明显分离,力学强度随着PPS含量的增加而下降,其变化趋势与相分离呈背离关系。
PPS加入PET可以提高复合材料拉伸强度和弯曲强度,但是缺口冲击强度略有降低。复合物为假塑性流体,加入PPS可以改善复合材料的流动性,使其更好加工,当加入5%的PPS,加工性能达到最优。张冠星[55]研究发现加入液晶可以提高PPS结晶速率,全芳液晶起成核作用,半芳液晶起促进晶核生长的作用。当加入2wt%TLCP时,复合材料的结晶度较低;而当加入8wt%TLCP时,共混体系的结晶度高超过75%。同时,当W-TLCP的加入量为2wt%时,起到细化PPS微晶尺寸,并且增强了PPS的拉伸和冲击强度。但是,加入W-TLCP使PPS基体与GF界面发生分离现象,因而大大降低PPS/GF复合材料的力学强度;与之相反,S-TLCP却能促进PPS基体与GF间界面粘附力,能提高复合材料的力学性能强度。