聚苯硫醚的增强增韧改性

聚苯硫醚(PPS)具有优异的机械强度、热稳定性、加工性能,为世界第六大工程塑料。但PPS的脆性较大,无法自润滑,且在高温下容易被氧化,限制了其在工业上的应用。PPS增强增韧改性方式主要有纳米材料改性、纤维改性、合金共混改性、化学改性等。PPS增强增韧改性方法1纳米材料改性纳米材料改性分为两种：一是用纳米材料对纤维表面进行处理，二是以纳米为填料增强增韧。用纳米材料对纤维表面进行处理达到增强增韧效果.WuY[4]等通过氧化石墨烯(GO)处理短切碳纤维（SCF），得到GO涂层的SCF/PPS复合材料，大大改善其界面相容性，实现增强增韧的效果。下图为PPS复合材料的拉伸强度和杨氏模量。从图中可以看出，GO涂层SCF增强PPS表现出最佳的拉伸性能，这是由于GO提高了碳纤维与PPS之间的界面强度，可以有效地将载荷传递到碳纤维上。图1纯PPS和PPS复合材料的拉伸强度和杨氏模量以纳米为填料增强增韧.将甲苯二异氰酸酯(TDI)接枝到纳米二氧化硅(nano-SiO2)，制得PSS/改性nano-SiO2复合材料。结果表明:当改性nano-SiO2质量分数为1%时,PPS/改性nano-SiO2复合材料的拉伸强度高达59.0MPa,拉伸断裂应变高达112.1%。下图为聚苯硫醚（PPS）拉伸冲击强度与结晶度的关系。结果表结晶度越小，共混冲击强度的提高越大。图2聚苯硫醚（PPS）拉伸冲击强度与结晶度的关系[5]2纤维改性纤维的加入可以在保持PPS优异性能的同时，降低PPS的使用成本，克服其容易脆性断裂和低断裂应变的缺点。KhanSM等[6]通过增加碳纤维(CF)层数增强PPS。结果表明:当CF层数由4层增至20层时,材料的冲击强度由2.60kJ/m2升至7.20kJ/m2,硬度也明显增大。下图为PPS/CF4层复合材料结构示意图和PPS/CF（4–20）层状层压复合材料的应力-应变曲线。图3PPS/CF4层复合材料结构示意图图4PPS/CF（4–20）层状层压复合材料的应力-应变曲线[6]3合金共混改性合金共混改性可以克服单一聚合物性能的局限，将不同聚合物性能有效结合。聚苯醚(PES)具有优异的抗冲击性能,能够有效克服PPS韧性差的缺点。LiDD等[7]采用双螺杆挤出机熔融挤出制备不同重量比（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。下图为不同PPS含量共混物的抗弯强度和抗弯强度曲线、拉伸强度和拉伸强度曲线、冲击强度曲线。结果表明:PES/PPS共混物具有优异的力学性能。当PES的质量分数为40%时,PES/PPS共混物的冲击强度高达3.33kJ/m2。图5不同PPS含量共混物的抗弯强度和抗弯强度曲线、拉伸强度和拉伸强度曲线、冲击强度曲线[7]4化学改性化学改性主要是通过在PPS中引入活性官能团(氨基、羧基等),达到增强增韧目的。采用高压亲核取代反应合成了含有羧基的PPS,制得了PPS/玻璃纤维(GF)复合材料。根据FT-IR、DSC、TGA、力学测试和接触角测试的结果，与纯PPS相比，所有共聚物都具有相似的结构和改进的亲水性能。改性PPS与纯PPS具有良好的物理相容性。结果表明:羧基的引入改善了PPS/GF复合材料的界面黏合和机械性能，从而改善拉伸强度和模量。