纤维级聚苯硫醚合成与改性

摘要

聚苯硫醚(PPS)作为一种高性能的工程材料，具有耐高温、耐腐蚀、抗辐射，良好的电学性能、尺寸稳定性，均衡的机械性能以及阻燃性，因而在汽车、环保、军工、电工电子、石油化工、航空航天等领域内得到广泛应用，具有良好的发展潜力和广阔的市场前景。本文的目标是研究纤维级PPS树脂链增长的影响因素，对合成及纯化工艺进行优化改进，并通过与C60共混的方式实现对PPS的改性。论文采用FT-IR、XPS、XRD、TEM、GC-MS（气相-质谱联用）、HTGPC（高温凝胶色谱）以及MV（熔融粘度）等表征手段研究聚苯硫醚合成、纯化和改性。
　　国产NMP中含吡啶烷酮、N-甲基吡啶烷酮、6-甲基-N-甲基-毗啶烷酮等杂质，添加CaCl2对NMP重蒸，能去除杂质，提高NMP纯度;NMP水含量在900-1600ppm之间为合成高分子量PPS的最适宜区间;无水Na2S中含有Na2S2O3、Na2SO3、Na2SO4和Na2CO3等杂质，不利于PPS分子链的增长;PPS分子链达到一定分子量从体系沉淀出来后，聚合物表面仍可进行聚合反应;NMP开环产物会阻碍PPS分子链的增长。
　　二段反应最适宜温度为210℃;两次补加1，4-二氯苯封端，相比不封端及一次补料封端，对PPS扩链起到更好的效果;230℃时对聚苯硫醚采取NMP热处理，能够明显提高PPS树腊的平均分子量;经过50％H2O与50％NMP混合溶剂处理后，PPS熔融颜色加深的状况得到改善，但处理后会导致PPS分子断链，Mw轻微减小。
　　通过溶液共混的方式能使C60在基体中分散均匀，并促使C60与PPS基体之间发生了明显的相互作用。C60的加入提高了PPS的结晶性能与热性能，当添加C60含量1wt％时，结晶性能、热性能最佳;添加量超过1wt％时，由于C60在PPS基体中发生较强的相互作用，导致结晶性能与热性能下降。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 聚苯硫醚的发展历程

1．1．1 国外聚苯硫醚的发展历程

1．1．2 国内聚苯硫醚的发展历程

1．2 聚苯硫醚的优异性能

1．2．1 优异的耐热性能

1．2．2 优异的耐化学性能

1．2．3 优异的阻燃性能

1．2．4 其它性能

1．3 聚苯硫醚及其改性材料的应用

1．3．1 汽车工业

1．3．2 环保领域

1．3．3 电子电气

1．3．4 化学化工

1．3．5 航空军事

1．4 聚苯硫醚合成及改性方法

1．4．1 聚苯硫醚合成方法

1．4．2 聚苯硫醚改性方法

1．5 聚苯硫醚的生产状况及市场需求

1．5．1 国外聚苯硫醚生产状况

1．5．2 国内聚苯硫醚生产状况

1．5．3 聚苯硫醚国内外市场需求

1．6 C60及其高分子衍生物

1．6．1 C60高分子衍生物的结构

1．6．2 C60高分子衍生物的合成

1．7 论文研究意义及内容

1．7．1 论文研究意义

1．7．2 论文研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验原料

2．2 实验装置

2．3 聚苯硫醚树脂的表征手段

2．3．1 红外(FT-IR)

2．3．2 气相色谱(GC)

2．3．3 质谱(MS)

2．3．4 高温数字式粘度计(MV)

2．3．5 热重分析(TG)

2．3．6 差示扫描量热分析(DSC)

2．3．7 X-射线衍射分析(XRD)

2．3．8 X射线光电子能谱(XPS)

2．3．9 高温凝胶渗透色谱法(HTGPC)

第三章 纤维级聚苯硫醚的合成影响因素研究

3．1 引言

3．2 纤维级聚苯硫醚的制备及表征手段的选择

3．2．1 纤维级聚苯硫醚的制备

3．2．2 聚苯硫醚分子量表征手段的选择

3．3 原料分析与表征

3．3．1 国产和进口NMP气相色谱分析

3．3．2 国产NMP气质联用分析

3．3．3 NMP中含水量的测定

3．3．4 NMP中含水量对聚苯硫醚合成的影响

3．3．5 无水Na2S成分分析

3．4 对二氯苯转化率与分子链增长的关系

3．5 NMP开环产物对分子链增长的影响

3．6 反应失败滤液分析

3．6．1 红外光谱分析

3．6．2 气相色谱-质谱联用分析

3．7 本章小结

第四章 纤维级聚苯硫醚合成与纯化工艺优化

4．1 引言

4．2 二段反应温度工艺优化

4．3 封端后处理工艺改进

4．4 纯化工艺改进

4．4．1 NMP热处理对聚苯硫醚分子量的影响

4．4．2 NMP-H2O体系对聚苯硫醚熔融颜色的影响

4．4．3 NMP-H2O体系处理聚苯硫醚前后分子量变化

4．5 本章小结

第五章 C60改性聚苯硫醚复合材料

5．1 引言

5．2 C60╱PPS复合材料的制备

5．3 结果与讨论

5．3．1 复合材料红外光谱分析

5．3．2 TEM分析

5．3．3 复合材料的XPS分析

5．3．4 复合材料的XRD分析

5．3．5 复合材料的DSC分析

5．3．6 TG分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢