聚苯硫醚復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、采用簡單熔融共混制備了聚苯硫醚/四氧化三鐵磁性材料(PPS/Fe3O4)、聚苯硫醚/低熔點(diǎn)金屬合金材料(PPS/LMPM)、聚苯硫醚/碳納米管導(dǎo)電材料(PPS/CNT)以及納米粘土改性的聚苯硫醚/聚對苯二甲酸丁二酯共混材料(PPS/PBT/clay)，通過透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、偏光顯微鏡(POM)、Hakke旋轉(zhuǎn)流變儀、動態(tài)熱機(jī)械分析儀(DTMA)、差示掃描量熱儀(DSC)、振動樣品

2、磁強(qiáng)計(jì)、寬頻介電常數(shù)測試儀、高阻計(jì)等研究了復(fù)合材料的微觀及介觀結(jié)構(gòu)與形態(tài)、粘彈行為、結(jié)晶行為、導(dǎo)電和磁性能以及力學(xué)性能。重點(diǎn)考察了填料的微米或納米分散形態(tài)、介觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及與基體間的界面粘結(jié)對復(fù)合材料諸多宏觀性能的影響，并利用非線性逾滲理論、結(jié)晶的動力學(xué)模型、核-殼理論以及乳液模型等描述了聚苯硫醚復(fù)合材料的多層次結(jié)構(gòu)與宏觀性能間的關(guān)系。 (1)對于聚苯硫醚/四氧化三鐵(PPS/Fe3O4)磁性材料，形態(tài)表征的結(jié)果表明復(fù)合體系中微

3、米級的Fe3O4粒子均勻分布于PPS基體中，這主要是由于Fe3O4粒子和PPS基體間良好的親合性所致，這也得到了動態(tài)流變測試結(jié)果的進(jìn)一步證明。Fe3O4粒子間的相互作用強(qiáng)烈影響復(fù)合體系的粘彈行為，大約在40wt％的填充量下Fe3O4粒子能夠形成瞬態(tài)的流變逾滲網(wǎng)絡(luò)。與流變逾滲閥值相比，復(fù)合體系的導(dǎo)電逾滲閥值略高，這是因?yàn)樘盍狭Ｗ颖仨毾嗷ソ佑|才能形成允許電子通過的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，而在動態(tài)剪切場中填料粒子無需接觸，粒子的濃度只要達(dá)到能夠摩擦或碰撞即

4、可形成瞬態(tài)的流變逾滲網(wǎng)絡(luò)。然而，類似的逾滲現(xiàn)象在復(fù)合體系的磁響應(yīng)中卻觀測不到。復(fù)合體系的磁性僅隨Fe3O4含量地增加而線性增加。雖然兩相間存在著強(qiáng)烈的相互作用，但Fe3O4粒子在。PPS的結(jié)晶過程中并沒有起到異相成核作用，反而抑制了PPS的結(jié)晶。不過，兩相間良好的界面粘結(jié)使得復(fù)合體系的拉伸和彎曲強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能顯著提高。 (2)對于聚苯硫醚/低熔點(diǎn)金屬合金(PPS/LMPM)復(fù)合材料，形態(tài)表征的結(jié)果表明當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬(L

5、MPM)含量不高時(<30wt％)，LMPM在PPS中相對分散比較均勻，而LMPM含量較高時，則可觀測到較為明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。無論LMPM含量高低，復(fù)合體系皆表現(xiàn)出雙重的瞬態(tài)粘彈行為——應(yīng)力過沖現(xiàn)象類似于聚合物共混體系，而非零的殘余應(yīng)力行為類似于聚合物填充體系。與Fe3O4粒子類似，LMPM僅僅充當(dāng)了惰性的填料，在基體PPS結(jié)晶過程中無異相成核作用，并在一定程度擾亂了結(jié)晶的生長，使體系熔點(diǎn)降低；然而與Fe3O4粒子不同的是，PPS結(jié)晶溫度

6、下LMPM為熔融態(tài)液滴，其促流作用反而促進(jìn)了PPS結(jié)晶的動力學(xué)過程，使其結(jié)晶速率增加。 (3)對于聚苯硫醚/碳納米管(PPS/CNT)導(dǎo)電材料，形態(tài)表征的結(jié)果表明CNT均勻分散在PPS基體中。CNT的一維納米結(jié)構(gòu)使其在較低的質(zhì)量含量下即可達(dá)到較高的體積填充率；這有效的限制了基體PPS分子鏈的松弛行為，從而強(qiáng)烈影響復(fù)合體系的粘彈行為，導(dǎo)致復(fù)合材料表現(xiàn)出極低的流變及導(dǎo)電逾滲閥值。與Fe3O4粒子和LMPM液滴不同，CNT在復(fù)合材料的結(jié)晶過程

7、中表現(xiàn)出顯著的異相成核作用，不僅增加了PPS基體的結(jié)晶度，也提高了結(jié)晶的完善性。結(jié)晶能力的改善，CNT的一維納米結(jié)構(gòu)以及與PPS基體間的良好的界面粘結(jié)使得CNT在極低的含量下，便可全面提升復(fù)合材料的拉伸及抗沖強(qiáng)度。但過多含量的CNT對材料力學(xué)性能貢獻(xiàn)不大，這也得到了動態(tài)力學(xué)性能測試的進(jìn)一步證實(shí)。 (4)對于納米粘土改性的聚苯硫醚/聚對苯二甲酸丁二酯(PPS/PBT/clay)共混材料，形態(tài)表征的結(jié)果證明粘土(clay)以有序的插