聚苯硫醚的合成及抗氧化改性研究.pdf

1、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,簡稱PPS)具備優(yōu)異的阻燃性、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、電絕緣性能和良好的力學(xué)性能,其使用量在工程塑料領(lǐng)域中排在第六位,是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料。聚苯硫醚廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、機(jī)械行業(yè)、石油化工、軍工以及航空航天等領(lǐng)域,采用聚苯硫醚紡制成的耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、阻燃性較好(LOI＞35)的高性能纖維可應(yīng)用于高溫?zé)煹莱龎m、消防隔熱服等,是近幾年發(fā)展較快的高性能纖維之一。但是,由于聚苯

2、硫醚的分子結(jié)構(gòu)特性,使它的抗氧性特別是抗熱氧穩(wěn)定性不佳,限制了它的應(yīng)用范圍和場所。因此,對聚苯硫醚進(jìn)行抗氧改性研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義。
　　 本論文首先以對二氯苯和硫化鈉為原料,以N-甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑,添加一定量的助劑和催化劑,通過縮聚反應(yīng)制得高分子量的PPS樹脂。然后采用傅里葉紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜(RS)、廣角X射線衍射(XRE))等測試方法,對合成樹脂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征:利用差示掃描量熱分析(DSC)和熱重

3、分析(TGA)對聚苯硫醚的熱性能和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究;采用旋轉(zhuǎn)流變儀對所合成的聚苯硫醚的流變性進(jìn)行了研究。通過添加不同種類的抗氧體系,對合成的樹脂進(jìn)行抗氧改性研究,并利用差式量熱掃描(DSC)儀和熱重分析(TGA)儀對樹脂的抗氧性能進(jìn)行測試。利用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Coast-Redfern法進(jìn)一步研究了聚苯硫醚的熱降解動力學(xué)。
　　 結(jié)果表明:聚合之前硫化鈉的脫水很重要,必須嚴(yán)格控制結(jié)晶水

4、含量;聚合反應(yīng)要分成兩個階段,第一階段在220℃保持3～4h,第二階段在260℃保持2h:合成的聚苯硫醚樹脂熔融溫度(Tm)為285℃,具有較高的熔點;在氮氣氣氛中,最大分解速率下的分解溫度為540℃,合成得到的產(chǎn)物熱分解溫度較高;通過X射線衍射分析,表明合成的聚苯硫醚是結(jié)晶性聚合物。通過紅外光譜分析并結(jié)合拉曼光譜分析,所得聚合產(chǎn)物為典型的聚苯硫醚結(jié)構(gòu)聚合物,并且聚合產(chǎn)物中沒有S-S鍵的存在。
　　 流變性能的測試結(jié)果表明,合成

5、的聚苯硫醚具有較高的分子量。隨著試驗溫度的升高,聚苯硫醚的熔融粘度是先降低后升高,這是由于在起始的升溫過程中,聚苯硫醚分子運動能力增大,熔體粘度降低,但隨著溫度的升高,即在高溫下停留較長時間后,聚苯硫醚分子間發(fā)生氧化交聯(lián)引起的粘度增量大于溫度升高帶來的粘度下降,綜合表現(xiàn)出粘度的上升。
　　 將聚苯硫醚樹脂與幾種不同的抗氧劑實施共混改性,結(jié)果表明添加蒙脫土與抗氧劑4426組成的復(fù)合抗氧劑,氧化誘導(dǎo)溫度比純樹脂提高了近35℃,說明該

6、復(fù)合抗氧劑能較好地提高聚苯硫醚樹脂的抗氧性能。
　　 通過對純聚苯硫醚和抗氧改性聚苯硫醚的熱失重分析表明,在氮氣氣氛、恒速升溫條件下,發(fā)生的是一步失重過程,其中最大失重發(fā)生在500～600℃之間,失重率為45％～50％。添加了不同含量抗氧劑4426的試樣PPS0.1和PPS0.3的降解活化能開始階段比純PPS的要低,但是隨著降解度的升高,降解活化能先升高,然后趨于穩(wěn)定。當(dāng)降解度α達(dá)到0.2之后,抗氧PPS的降解活化能比純PPS的