稀土和碳纤维改性聚苯硫醚.ppt

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1、,聚苯硫醚,参考文献,*稀土纳米母粒改性聚苯硫醚复合材料的研究*聚苯硫醚四氧化三铁复合材料的力学和磁性能*增韧PPSPA46合金的性能与微观结构研究*碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备及性能*长纤维增强聚苯硫醚的研究进展*聚苯硫醚的应用与市场展望,稀土纳米母粒改性聚苯硫醚复合材料的研究,摘要,采用稀土表面改性剂对纳米碳酸钙进行表面改性并表征；考察了稀土纳米母粒含量对聚苯硫醚加工性能和力学性能的影响。研究了聚苯硫醚纳米母粒玻纤(GF)复合材料的力学性能、电性能及微观结构。结果表明：经稀土表面改性剂处理制备的稀土纳米母粒加入量及复合材料制备工艺对复合材料的加工性能和力学性能有较大的影响；随着稀土

2、纳米母粒含量的增加，复合材料的力学性能呈先增加后降低的趋势，其电绝缘性能也得到一定程度的提高。,背景知识,无机填料尤以纳米材料独特的小尺寸效应及表面效应等特性备受关注。但同时也因粒度小，表面能高，极易团聚而在树脂基体中分散不均匀影响界面结合强度。纳米碳酸钙的表面改性研究希望通过对纳米碳酸钙的表面改性实现与树脂基体的化学键结合，通常是以氢键方式结合。,本文采用稀土表面改性剂对纳米碳酸钙进行表面处理，由于稀土元素原子的价电子层结构有许多空轨道，容易接受多种多个配体提供的孤对电子形成配位键。配位键的键能远大于范德华力。因此，稀土表面改性剂除具有常规的偶联作用外，还可能在无机粉体、基材树脂、阻燃剂和其

3、他添加剂之间形成以稀土元素为中心的多向配位结合，使得配方组分间的相容性和配伍性得以同步提高，导致复合材料性能全面提升。,原料与仪器,原料：聚苯硫醚 纳米碳酸钙：粒径分布4060 nm马来酸酐接枝SEBS 聚乙烯 稀土表面改性剂玻璃纤维仪器：高混机 密炼机 双螺杆挤出机 注塑机 击穿电压测试仪 高阻计 全自动扫描电子显微镜 傅立叶变换红外光谱仪(IR),制备工艺,1.纳米碳酸钙的稀土表面改性剂处理纳米碳酸钙 120烘箱热处理2 h高速混合机低速搅拌30 s，预分散，加入稀土表面改性剂85高速搅拌10 min，使纳米碳酸钙充分表面改性，增强纳米材料与基体树脂的亲和力。2.稀土改性纳米母粒的制备按一

4、定质量分数将经稀土表面改性剂处理的纳米碳酸钙与聚乙烯树脂载体、马来酸酐接枝SEBS共混、挤出、造粒制备成纳米母粒。,1.纳米碳酸钙的稀土表面改性剂处理纳米碳酸钙 120烘箱热处理2 h高速混合机低速搅拌30 s，预分散，加入稀土表面改性剂85高速搅拌10 min，使纳米碳酸钙充分表面改性，增强纳米材料与基体树脂的亲和力。2.稀土改性纳米母粒的制备按一定质量分数将经稀土表面改性剂处理的纳米碳酸钙与聚乙烯树脂载体、马来酸酐接枝SEBS共混、挤出、造粒制备成纳米母粒。,3.PPS与稀土改性纳米母粒的混合将稀土改性纳米母粒分别以5、10、20、30(质量分数)与PPS称量混合后，加人高速混合机搅拌5

5、min后得到PPS与稀土改性纳米母粒的混合物。4.造粒及注塑双螺杆挤出造粒：熔体温度290，熔体压力1.3MPa。注塑机注射成型：注塑温度280、290、280、251，注塑压力56 MPa，模具温度85。,结论,1)利用自制稀土表面改性剂改性纳米碳酸钙可形成牢固的化学键，再与聚乙烯树脂载体、马来酸酐接枝SEBS共混制备纳米母粒粒径均匀分布主要在300500 nm无团聚现象。2)稀土改性纳米母粒有效改善了PPS的加工性能和力学性能。3)稀土改性纳米母粒的含量对复合材料的力学性能影响很大，且随纳米母粒含量的增加复合材料的力学性能成先增加后降低的趋势。4)从力学性能来看，PPS纳米母粒复合材料中引

6、入玻纤，材料的力学性能将得到一定程度的提高，且电绝缘性能也有所提高，可进一步扩大PPS复合材料的应用范围。,碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备及性能,摘要,采用薄膜叠压法制备碳纤维织物增强聚苯硫醚(CFFPPS)复合材料层压板，研究了热压温度，热压压力和热压时间对复合材料层压板力学性能的影响，确定了制备CFFPPS复合材料的理想工艺参数.,背景知识,连续纤维增强热塑性树脂基复合材料与热固性树脂基复合材料相比：较好的耐湿热性；制件可重复加工、回收利用；可快速成型且成型方法多样；预浸料可长期保存。然而，由于热塑性树脂基体的加工温度高、黏度大，给生产带来不便。本研究通过薄膜叠压法制备了CFFPPS

7、复合材料预浸料，然后将多层预浸料热压成型，制作出性能优异的CFFPPS复合材料层压板。,结论,(1)通过优化工艺参数，制备了性能优异的碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料层压板，可见用薄膜叠压法制备CFFPPS复合材料层压板是完全可行的。确定了理想的加工窗口为热压温度320330，热压压力01502MPa，热压时间810min。(2)随着热压温度的升高，材料的性能呈上升趋势，但超过320后这种趋势减缓，温度继续升高PPS将迅速交联影响材料性能。但不同交联程度对拉伸性能和弯曲、层间剪切性能的影响不尽相同。,长纤维增强聚苯硫醚的研究进展,背景知识,虽然聚苯硫醚具有众多优点，但未增强改性的聚苯硫醚树脂的拉

8、伸强度、弯曲强度仅属中等水平，而且聚苯硫醚主链上含有大量苯环，材料的伸长率和冲击强度也较低。由于聚苯硫醚主链上硫原子含有孤对电子，使得聚苯硫醚与玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等纤维材料具有较好的亲和力，而且纤维增强聚苯硫醚复合材料能使其在保持良好阻燃性和耐介质性的同时，进一步提高其力学性能、耐热性和刚度。,随着树脂中纤维长度增加，则纤维拔出消耗更多的能量，故有利于冲击强度的提高。长纤维增强聚苯硫醚表现出比普通的短纤维增强聚苯硫醚更佳的性能，可提高刚性、压缩强度、弯曲强度、耐蠕变性。另一个特点是冲击强度成倍提高。因此，长纤维增强聚苯硫醚模塑制品与短纤维增强聚苯硫醚的同样模塑制件相比，各向同性程度较高

9、，平直度较好，翅曲较小。,纤维增强聚苯硫醚的制备,长纤维增强聚苯硫醚照其工艺的不同可以分为粉体法、熔体包覆法、纤维混编法。1.粉体法粉体法是将粉末状的聚苯硫醚树脂与各种不同的增强纤维复合，从而制得长纤维增强聚苯硫醚。粉体法可以分为湿粉体法和干粉体法。1.1 干粉体法干粉体法是采用连续纤维通过带电的树脂的粉末流化床，树脂粉末由于静电的作用被吸附到纤维。带有树脂粉末的连续纤维被牵引至加热通道，熔融,形成预浸料，最后冷却切成长纤维增强热塑性树脂的粒料。1.2 湿粉体法 湿粉体法是将热塑性树脂粉体和一些表面活性剂在浸渍室中形成悬浮液，用牵引连续纤维通过树脂的悬浮液，使树脂粉末均匀地渗入纤维之问，再使附

10、着树脂粉末的玻纤束通过除溶剂、干燥装置、后加热熔融、冷却，切成长纤维增强热塑性树脂粒料.2.熔体包覆法 熔体包覆法是将预热的纤维，经导向轮进入十字包覆口模，在口模中实现聚合物熔体对纤维的包覆，然后经冷却、切粒制得。,3.纤维混编法纤维混编法是将树脂纤维和增强纤维在拉丝后合股，使得树脂纤维和增强纤维达到理论上的单丝分散水平。在成型过程中，树脂纤维熔融后成为树脂基，均匀地涂敷在增强纤维上，冷却切粒得到长纤维增强热塑性树脂粒料。与其他方法相比，纤维混编法制得的材料有着较好纤维分散和浸渍效果。此方法也可以较容易控制复合材料中纤维和树脂的含量。而且，纤维混编法的生产速率快、产能大。,增韧PPSPA46合

11、金的性能与微观结构研究,摘要,制备了系列增韧聚苯硫醚(PPS)聚酰胺(PA)46合金，探讨了增容剂用量对合金性能的影响。用扫描电子显微镜观察对比了PPS，PA46，PPSPA46合金的断面形貌，发现PPS断面光滑平整，PA46断面较为粗糙，未加增容剂时，合金断面虽然有所改变，但仍属于脆性断裂；加入增容剂后，PA46与PPS的两相界面变得模糊，断面形态发生较大的变化，断面逐渐变得粗糙不平，说明合金组分间的相容性有很大提高，外力被较好地传递。,背景知识,PPS的高对称分子结构使其冲击韧性差，限制了其应用。聚酰胺(PA)46具有优异的耐高温性、耐化学药品性、抗疲劳等特性，强度高且具有良好的冲击韧性.

12、以SEBsgMAH为增容剂，制备了系列增韧PPSPA46合金，探讨了增容剂用量对合金性能的影响。观察了合金的微观结构，分析了断面形态的变化规律，断面形态与合金冲击韧性的关系。.,主要原材料和主要仪器,原料：PPS PA46马来酸酐接枝苯乙烯一乙烯丁二烯一苯乙烯塑料(SEBSgMAH)仪器：高速混合机 鼓风干燥箱双螺杆挤出机 注塑成型机扫描电子显微镜(SEM),试样制备,PPS与PA的质量比为7：3时，合金有较好的综合性能。制备PPSPA46合金。经过预干燥的PPS、PA46、增容剂SEBSgMAH(PPS，PA46在120下热风干燥68 h，增容剂在80下热风干燥3 4 h)和其他助剂按配比经

13、高速混合机混合均匀后熔融挤造粒，制得PPSPA46合金粒料。造粒温度280300，螺杆转速300 rmin。将PPS、PA46、合金粒料在120鼓风干燥8 h，在注塑机上制备标准试样，注塑温度为285 310。,结论,(1)随增容剂SEBSgMAH用量的增加，PPSPA46合金的冲击强度提高，拉伸强度、弯曲强度则先升高后降低，但都比纯PPS高，断裂伸长率则一直增大。(2)纯PPS属于脆性材料，断面光滑平整，PA46断面较为粗糙，未加增容剂时的合金断面虽然有所改变，但仍属于脆性断裂。(3)加入增容剂后，合金组分间的相容性提高，两相界面变得模糊，说明PA46和PPS之间的相容性提高，外力被较好地传

14、递，能量被吸收，断面形态发生较大变化，断面变得粗糙不平，说明合金韧性有较大的提高。可以用银纹一剪切带增韧机理来解释PPsPA46SEBSgMAH合金的增韧。,聚苯硫醚四氧化三铁复合材料的力学和磁性能,摘要,采用熔融共混的方法制备了聚苯硫醚(PPS)四氧化三铁(Fe304)复合材料，考察了复合材料的形态、力学性能及磁性能。结果表明，均匀分散的Fe304粒子与PPS基体界面结合紧密；与纯PPS相比，复合体系在拉伸和弯曲强度显著提高的同时，冲击性能也有所改善；但过多的Fe304 填充量反而不利于材料力学性能的提升。此外，复合体系的磁性仅依赖于Fe304 的含量，而与Fe304的分散程度无关；因此，要

15、获得既具有良好力学性能，又具有较高磁性的复合材料，30(质量)左右的Fe304填充量较为适宜。,背景知识,PPS的抗冲击强度较低、玻璃化转变温度不高等缺点也限制了其在更广阔领域的应用。往往需要采用增加PPS分子量、与其他聚合物共混以及填充改性等方法来进一步提高PPS的综合性能。其中，填充改性由于实施简便、成本低廉，成为PPS改性最常用的方法。四氧化三铁(Fe304)作为一种磁性物质，具有较高的磁导率和较好的顺磁性。如果作为聚合物填充体系的填充组分，就有可能制备出一些高性能的聚合物基电磁性材料。,本文采用熔融共混制备了PPS Fe304复合体系，并通过对材料力学和磁性能的研究，探讨了复合体系的微

16、观结构与宏观性能的关系。,PCLPLA共混物的制备,将不同质量比的与Fe304 与PPS 基体混合，在290下置于转矩流变仪中密炼8 min，转子转速50 rmin-1，即得PPS Fe304复合材料。随后将上述出料在RRTSMP2型射模式制样机上注射成型。注射机筒温310，模具温度100，注射压力11 MPa。,试仪器及方法,形貌测试力学性能测试动态力学性能测试磁性测试,结论,(1)PPS和Fe304 具有良好的亲和性，因此Fe304的填入既显著提高了PPS Fe304 复合体系的拉伸和弯曲强度，又改善了体系的冲击性能。(2)复合体系的磁性仅依赖于Fe304的含量，Fe304均匀分散在PPS基体中，两相间良好的界面黏结层使复合体系在拉伸过程中能够有效地将载荷传递至刚性Fe304粒子，从而使材料力学强度显著增加。而与Fe304的分散程度无关。(3)对于PPS Fe304复合材料来说，30左右Fe304的填充量既能获得良好的力学性能，也能获得较高的磁性。,