纤维增强聚苯硫醚(西科大）教案.pptVIP

纤维增强聚苯硫醚复合材料的工艺及性能研究 中物院化材所 陈晓媛　芦艾　王建华 * 1.　前言：聚苯硫醚的基本特性 优良的耐热稳定性 ：熔点为280℃，分解温度大于400℃。经过纤维增强后，HDT≥260℃，可在220℃下连续使用； 优异的耐腐蚀性能 ：在200℃以下几乎不溶于任何化学溶剂 ，能抵抗酸、碱、氯代烃、烷烃、酮、醇、酯等化学品的侵蚀 。 优异的阻燃性能 ：在未添加阻燃剂的情况下，UL94V-0级。 优异的电性能 ：适用于高温高湿高频率的环境的优良绝缘材料。经改性也可制成具有导电性能的高强材料。 优良的尺寸稳定性 ：吸水率低 ，在高温或高湿度的条件下，也表现出优异的尺寸稳定性。 加工成型性好 ：虽然熔融温度较高，但熔体粘度低，流动性好 ，可以用注塑、挤出、模压等方式成型。 力学性能优异：刚性极强、表面强度高，具有优异的耐蠕变性和耐疲劳性，在高温高湿环境中，力学性能损失很少。 * 聚苯硫醚的改性 聚苯硫醚存在脆性大，韧性差的缺点 ，并且Tg≈85℃，当使用温度超过85℃会引起力学性能的下降。因此纯的PPS树脂几乎不能单独使用，而必须进行改性。 纤维增强：主要有PPS/GF、PPS/CF，提高综合力学性能和热变形温度。 弹性体增韧：核-壳结构的橡胶弹性体、带反应基团的弹性体，改善冲击性能。 共混合金：改善冲击性能、提高润滑性、改善电性能以及具有特殊性能的共混物材料。PPS/PO、PPS/PA、 PPS/PC、 PPS/PPO、PPS/PTFE、PPSPES、PPS/PSF等。 功能化改性：电性能、磁性能等。 * 2.　国产PPS树脂的流变性能研究 目前国产PPS的加工性能有了明显的改善。 两种PPS树脂的分子量和分子量分布的不同导致了它们在力学性能上的差异。 图1　国产PPS纯树脂的转矩流变曲线（290℃，60rpm） 1.自贡鸿鹤PPS 树脂; 2.得阳科技PPS树脂 图2 复数粘度与频率（剪切速率）关系 试样 拉伸强度(MPa) 冲击强度(kJ/m2) 弯曲强度（MPa) 弯曲模量 （MPa） 鸿鹤PPS 44.3 5.8 133 3658 得阳PPS 47.9 5.6 120 3528 * 3.　PPS/GF复合材料的工艺研究 复合材料的性能除与其配方紧密相关外，主要还与挤出机螺块元件的组合、成型温度、热处理等有直接的联系。 聚苯硫醚 连续纤维(预处理) 双螺杆挤出 注射成型 热处理 测 试 连续引入 助剂 预先配混 * 3.1　挤出机螺杆组合对性能的影响 保持挤出机温度、转速不变，在定GF含量（40wt%）的条件下，螺杆剪切块从2组增加到9组，剪切强度依次增加，使玻璃纤维的长度尺寸减小，纤维的分散性增加。 a 2组剪切块 　　 b 4组剪切块 c 5组剪切块 　　　　d 6组剪切块 e 8组剪切块 　　 f 9组剪切块 　图3　螺杆剪切块数目对玻璃纤维尺寸的影响（25×） * 剪切太强容易在纤维表面造成损伤（见图4）。因此随螺杆剪切块的增加，PPS复合材料的力学性能有下降的趋势。剪切太弱时，纤维长度过长使其在基体中的分散困难，而且造成制品表面毛糙。 从图5可见，当螺杆剪切块为5块时，拉伸强度有一个最大值，此时GF长度适中，在基体中的分散性得到提高，从而得到了一个设备参数、GF长度和性能的良好匹配。 图4 玻纤表面的损伤情况（1300×） 图5 剪切块数目对力学性能的影响 * 3.2注塑成型温度及热处理对性能的影响 在注塑温度为（300～320）℃这个温度范围内考察了注塑机料筒温度对材料力学性能的影响，发现 GF增强PPS复合材料的力学性能变化范围较小，但在310℃时其综合力学性能更加优越，同时为了兼顾熔体充模迅速和避免其他助剂降解两方面的因素，选用310℃作为注塑成型较合适。 编号 温度(℃) 冲击强度（kJ/m2） 拉伸强度(MPa) 弯曲强度（MPa） 弯曲模量（MPa） 配方A 300 9.92 104.8 239.8 14104.9 310 10.76 100.9 229.8 14286.1 320 9.18 112 237 14110.1 配方B 300 8.3 106.9 239.5 14289.9 310 8.71 115.3 228 13589.8 320 7.23 97.2