聚苯硫醚/聚硅氧烷热交联行为及对性能影响的研究

摘要

具有轻质、高强、高模量，高耐腐蚀性能等优异性能的特种工程塑料，在军用先进材料应用方面可替代金属有效减轻装备自重、降低噪声、提高机动性、隐身性、环境适应性，从而提高作战能力，已成为未来军用先进材料的重要发展方向，同时也是民用领域重点发展的新兴材料。由于热塑性特种工程塑料比热固性材料更容易成型加工，能应用到更宽泛的领域。聚苯硫醚(PPS)树脂是以苯环和硫原子交替排列构成的一种热塑性聚合物，它具有突出的耐热性能，优良的阻燃性、耐化学腐蚀性，不仅在国防、航空航天、核工业等高新技术领域，在石油、化工机械、电子电器、汽车及新兴产业如环保和新能源领域也具有广阔的应用前景。
　　本论文从PPS在较高温度下能自行产生大分子自由基的热化学特性出发，利用PMVS力学及反应特性与PPS耦合的特点，通过PPS熔融过程中产生的大分子自由基与增韧弹性体产生共交联结构，可以将PPS热交联和增韧改性同时完成而制得具有超常韧性的PPS复合材料。主要研究了PPS/PMVS体系的相容性、热交联行为及其对材料性能的影响。
　　研究结果:
　　研究PPS/PMVS复合体系两相之间相容性:研究聚合物熔体的流变特性变化规律对指导聚合物成型加工具有非常重要的意义。根据线性黏弹理论，由流变分析结果可知，熔融状态恒定温度下随着复合体系中增韧弹性体含量的增加体系相容性减弱。相同组成复合体系不同测试温度条件下相容性也呈现减弱的趋势。当增韧弹性体中引入SiO2时，体系内相界面结构形态在一定程度上发生改变，复合体系相容性有所改善。
　　研究PPS/PMVS复合体系热交联行为:利用DSC研究了PPS/PMVS体系在空气和氮气气氛下的热交联反应，根据结果可推测二者之间存在共交联反应。利用旋转流变仪研究了空气中不同温度下不同组成的PPS/PMVS共混物等温流变行为。由于PPS/PMVS体系存在自交联和共交联反应均会导致体系黏度上升，难以区分。从PPS/PMVS体系相容性角度可以将体系自交联与共交联区分开，PPS自身交联对体系相容性不利，PPS与PMVS的共交联则使相容性改善。
　　研究PPS/PMVS体系热交联行为对材料性能的影响:研究了不同的热处理温度、成型温度等加工条件对复合材料性能的影响。对比研究了经过热交联处理的PPS树脂及其共混体系复合材料的动态热机械性能和拉伸、弯曲、冲击性能。与纯PPS树脂相比，PPS复合材料拉伸强度基本不变，弯曲强度稍微下降。但是，材料断裂伸长率和冲击强度却得到了大幅度提高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概述

1．2 聚苯硫醚的发展与应用

1．2．1 聚苯硫醚市场状况

1．2．2 聚苯硫醚产品的主要种类

1．2．3 聚苯硫醚的主要应用领域

1．3 聚苯硫醚改性

1．3．1 聚苯硫醚热交联改性

1．3．2 聚苯硫醚共混改性

1．4 本论文研究目的、内容及意义

2 实验部分

2．1 实验主要原材料

2．2 实验仪器与设备

2．3 材料制备

2．4 性能测试

2．4．1 扫描电子显微镜测试

2．4．2 差示扫描量热分析测试

2．4．3 旋转流变测试

2．4．4 固体流变测试

2．4．5 力学性能测试

3 PPS／PMVS体系共交联判定及相容性研究

3．1 PPS／PMVS体系共交联反应存在的判定

3．1．1 基本原理

3．1．2 数据与讨论

3．2 相容性研究的基本原理

3．3 流变研究相容性

3．3．1 不同组成复合体系恒定温度下的流变行为

3．3．2 相同组成复合体系不同温度下的流变行为

3．4 断面形貌研究相容性

本章小结

4 PPS／PMVS热交联行为研究

4．1 基本原理

4．2 实验数据分析

4．2．1 DSC分析

4．2．1 熔体流变分析

本章小结

5 PPS／PMVS热交联行为对性能的影响

5．1 初步探索

5．1．1 热处理温度对复合材料性能的影响

5．1．2 成型模具温度对复合材料性能的影晌

5．2 PPS／PMVS体系复合材料

5．2．1 动态力学性能

5．2．2 常态力学性能

5．3 PPS／PMVS／SiO2体系复合材料

5．3．1 动态力学性能

5．3．2 常态力学性能

本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文