納米SiO-,2--LDPE協(xié)同增韌PPS的研究.pdf

1、當(dāng)前，對(duì)現(xiàn)有高分子材料進(jìn)行改性以獲得綜合性能優(yōu)良的聚合物新材料是高分子材料科學(xué)研究的重要課題之一。聚苯硫醚(PPS)作為第六大特種工程塑料，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、良好的電絕緣性、耐腐蝕性和自阻燃性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子電器和航空航天等各個(gè)領(lǐng)域。但純PPS由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)而具有一個(gè)突出的缺點(diǎn)—脆性大、沖擊強(qiáng)度低，限制了其應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。目前，研究者主要采用與其他聚合物共混制備合金以及添加納米粒子的方法來(lái)提高PPS韌性。然而這些改性

2、方法在提高PPS韌性的同時(shí)往往以犧牲PPS的優(yōu)異性能來(lái)?yè)Q取目標(biāo)性能的提高，比如傳統(tǒng)的彈性體在顯著增韌的同時(shí)會(huì)給材料的強(qiáng)度、模量和熱性能帶來(lái)?yè)p失。雖然納米粒子可以同時(shí)增韌增強(qiáng)聚合物，但是它對(duì)聚合物沖擊性能的提高幅度有限。因此如何在保證材料具有良好的強(qiáng)度和熱性能的同時(shí)，顯著改善PPS的抗沖擊性，成為PPS增韌改性研究領(lǐng)域努力追求的目標(biāo)。 本論文在傳統(tǒng)的彈性體增韌聚合物的基礎(chǔ)上，選擇帶有支鏈和不飽和鍵結(jié)構(gòu)的柔性聚合物L(fēng)DPE與納米Si

3、O<,2>剛性粒子增韌增強(qiáng)PPS，并采用直接熔融共混、溶液包覆共混、溶液接枝共混和熔體(熔融)接枝共混四種方法制備復(fù)合材料。運(yùn)用FTIR、SEM、DSC、PLM、TGA等測(cè)試手段，詳細(xì)的研究了復(fù)合體系的力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系以及siO<,2>／IDPE分散相的增韌增強(qiáng)機(jī)制。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下： 1．首次采用LPE熔融接枝改性SiO<,2>協(xié)同增韌增強(qiáng)PPS，材料的沖擊強(qiáng)度被提高至85.1KJ／m<'2>，是純PPS的

4、3．7倍；拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別提高27％和9％。SiO<,2>-LDPE包覆結(jié)構(gòu)和包覆球中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成、基體一包覆球界面的粘結(jié)粗化以及晶粒細(xì)化是PPS力學(xué)性能得到全面提高的重要原因； 2．單一的剛性SiO<,2>粒子能夠提高PPS的綜合力學(xué)性能，可將沖擊強(qiáng)度提高1倍。但SiO<,2>和柔性LDPE并用可以起到更好的增韌效果，并使力學(xué)性能整體提高 的組成范圍得到相應(yīng)的擴(kuò)大，沖擊強(qiáng)度可提高2.1倍。在PPS／LDPE／SiO<

5、,2>直接共混體系中，SiO<,2>既分散于LDPE分散相中又分散在PPS基體中，剛性粒子增 韌和LDPE柔性粒子增韌兩種機(jī)理同時(shí)存在； 3．溶液接枝/包覆改性SiO<,2>兩種方法對(duì)PPS綜合力學(xué)性能的改性效果有限。溶液接枝／包覆納米粒子填充的復(fù)合體系中復(fù)合相尺寸為亞微米級(jí)，其分散比較均勻，但是分散相內(nèi)部強(qiáng)度不高，這使得其改性效果不如PPS／LDPE／SiO<,2>直接熔融共混體系； 4．熔融接枝共混改性是制備高性能

6、PPS復(fù)合材料的最好方法，熔融接枝改性的SiO<,2>主要分布LDPE相中形成包覆結(jié)構(gòu)，包覆結(jié)構(gòu)尺寸為1～2μm、包覆球中存在SiO<,2>-LDPE纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，更有利于材料韌性的提高； 5．SiO<,2>及其包覆結(jié)構(gòu)起到異相成核作用，顯著提高了PPS材料的結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率、細(xì)化PPS晶粒。偶聯(lián)劑和引發(fā)劑的用量對(duì)于形成合適尺寸的包覆結(jié)構(gòu)具有一定的影響； 6．PPS復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能提高的同時(shí)，熱穩(wěn)定性?xún)H有少許降