聚苯硫醚(PPS)是以苯環(huán)和硫原子交替排列構(gòu)成的線型高分子化合物,由于苯環(huán)的剛性結(jié)構(gòu)軟性的硫醚鍵連結(jié)起來,使其具有優(yōu)良的耐熱性、阻燃性、耐介質(zhì)性以及與其它無機填料的良好親和性。
但未改性的PPS具有以下缺點:
脆性較大,延伸率低:由PPS的化學結(jié)構(gòu)可得知,其分子鏈呈剛性,最大結(jié)晶度可達70%,因而韌性較差,而且其熔接強度也不好,這就限制了其作為耐沖擊部件的使用;
成本高:與通用工程塑料相比價格高出1-2倍左右;
涂裝性差:由于PPS具有優(yōu)異的耐化學藥品性,所以其涂裝性與著色性不理想;
難加工:熔點高,在熔融過程中易與空氣中的氧發(fā)生熱氧化交聯(lián)反應而導致流動性降低。
因此,自PPS開發(fā)成功后,人們對它進行了較多的改性研制工作,出現(xiàn)了許多改性品種,根據(jù)化學/物理改性手段可主要劃分為兩種:結(jié)構(gòu)改性PPS、共混改性PPS,其中共混改性PPS可進一步分為填充改性PPS和PPS合金。
其中填充改性PPS最為常見,常采用玻璃纖維、碳纖維以及其它無機填料增強填充改性,使其在保持耐熱性、阻燃性和耐介質(zhì)性的同時,進一步提高物理機械性能,并賦予一些特殊性能,比如導電性、散熱性、磁性等等。
同樣是利用共混原理改性,引入多元樹脂與PPS共混而成的材料被叫做PPS合金,品種有PPS/PPO、PPS/PA66、PPS/LCP等等,將其他低成本樹脂與成本相對較高的PPS制成合金,可有效降低成本壓力,并取長補短,克服PPS樹脂本身的缺點。
利用物理改性手段改性PPS相對簡單,因此在國內(nèi)有著不少的PPS改性企業(yè)。
結(jié)構(gòu)改性是在保持其大體主鏈結(jié)構(gòu)下,在鏈中引入其它基團來改進樹脂的性能。如流動性,結(jié)晶性,韌性等,這種改性都是在合成樹脂時完成,因此一般由PPS聚合廠進行改性,這個國外做得較多,國內(nèi)PPS的結(jié)構(gòu)改性品種只有新和成開發(fā)了一款高結(jié)晶性規(guī)格PPS樹脂。
因此下面只分別對纖維改性PPS、PPS合金兩個方面做進一步的闡述以及應用舉例。
圖 PPS在輔助電子水泵上的應用
一、填充改性PPS
填充改性的目的有很多,比如增強、增韌、導熱、耐磨、抗靜電、低氯化等等,因此可加入的填充物也多種多樣。而增強填充改性PPS最常見的是玻纖增強,除此之外還有玻纖礦物、碳纖維、芳綸纖維等增強填充方式。
由于PPS主鏈上大量的苯環(huán)的存在,增加了材料的剛性,使得未改性的PPS材料脆性比較大,機械性能比較差,而且耐熱溫度相對比較低,只有110℃,限制了應用。因此采用玻璃纖維或無機礦物填充料來改性PPS可以提高其機械性能和耐熱性,熱變形溫度可以達到260℃。
二、PPS合金
合金化是將PPS與其他聚合物按適當?shù)谋壤M行共混,得到PPS無法達到其性能的PPS合金材料。此方法是實現(xiàn)PPS高性能化、精細化、功能化和發(fā)展新品種的重要途徑。合金體系中不但各組分性能互補,還可根據(jù)實際需要對其進行設(shè)計,以得到性能優(yōu)異的新材料。
例如,由于聚苯硫醚的抗沖擊性差,采用PBT 樹脂與聚苯硫醚共混,既能保持聚苯硫醚原有的優(yōu)異性能,又可以達到增韌的目的,而聚苯硫醚/PTFE合金則因其高耐磨和自潤滑特性被廣泛應用于機械、汽車及航空航天和軍事領(lǐng)域。
1、硬的PPS合金——PPS與工程塑料、特種工程塑料共混
這類常見的PPS合金有PPS/PA (聚苯硫醚/尼龍)、PPS/PPO(聚苯硫醚/聚苯醚)以及PPS/PTFE (聚苯硫醚/聚四氟乙烯)等。其中國內(nèi)做PPS/PA較多,但PPS/PA合金體系相容性有一定缺陷,在后續(xù)成型上會有諸多后遺癥,國外比較少用。
對于國外PPS大廠,比如東麗、DIC、旭化成,他們都有PPS/PPE合金的正式規(guī)格在售。另外,小編還注意到,DIC跟東麗還有PPS/PTFE合金品種,比如東麗的TORELINA A515、DIC的FZL-4033。
另外還有PPS/LCP,PPS/PEEK等,目前還停留學術(shù)研究范圍,實際量產(chǎn)規(guī)格幾乎沒有。
2、軟的PPS合金——PPS與彈性體共混
除了與工程塑料共混制備合金,PPS還有用彈性體進行增韌改性,應用于汽車墊圈、管道等部件。比如東麗最近的動態(tài)就是利用其專有的納米合金技術(shù),通過優(yōu)化使用其創(chuàng)新材料的聚合物結(jié)構(gòu)設(shè)計成功開發(fā)了高彈性PPS樹脂,彈性模量為1200MPa甚至更低。
彈性體粒子對于改進PPS的脆性非常有效,當共混物受到?jīng)_擊時,彈性體粒子作為應力集中中心首先發(fā)生形變,形成微孔和空穴以吸收沖擊能量,同時引發(fā)基體產(chǎn)生剪切屈服或者形成銀紋,由脆性斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變,從而達到增韌目的。
PPS增韌的彈性體常見的有EGMA(聚乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯)、SEBS、馬來酸酐接枝SEBS等等。
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