玻璃纤维增强聚醚砜/聚苯硫醚共混材料的制备与性能研究

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聚苯硫醚(PPS)是一种半结晶性热塑性树脂,属于特种工程塑料的一种,在美国称之为高性能塑料(High performance plastics),在日本称之为超级工程塑料(SuperEng-plastics)。聚苯硫醚具有刚柔相济的分子结构,200℃下不溶于已知有机溶剂,能在200-240℃高温下长期使用。聚苯硫醚具有优异的耐热性、阻燃性、绝缘性和耐腐蚀性,其热稳定性、机械强度、电性能等综合性能极其优良,因此广泛应用于航空、航天、军工、电子、机械、化工、汽车等行业。但是聚苯硫醚的缺口冲击强度很低,脆性大限制了其应用,故而有必要对其进行改性。聚醚砜(PES)是一种无定型热塑性高分子树脂,它具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能等,特别是具有耐冲击性及可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点,在电子、机械、汽车、医疗等领域已经得到广泛应用。玻璃纤维(GF)是一种应用广泛、增强作用最明显的增强材料。玻璃纤维短切丝具有轻质、高强、高模、耐腐蚀、导电、屏蔽性能好、吸波性高等特点,主要应用于军工、航空航天等高科技领域。随着经济的高速发展,玻璃纤维短切丝的优异性能在民用领域的应用也日益广泛。玻璃纤维增强热塑性塑料诞生于上世纪50年代,其化学组成主要有SiO2、Be2O3、CaO、Al2O3等,这些物质对玻璃纤维的性质和生产工艺起决定性作用。本论文分别采用双螺杆挤出机和三螺杆挤出机这两种拥有不同剪切作用的熔融加工设备制备了聚苯硫醚和聚醚砜共混材料,结果表明聚醚砜可以改善聚苯硫醚的机械性能,特别是冲击强度有了明显的提高,并且通过剪切作用强的三螺杆挤出机挤出的共混材料的冲击强度高于由双螺杆挤出机挤出的共混材料;同时应用三螺杆挤出机制备了玻璃纤维增强聚苯硫醚和聚醚砜共混材料,结果表明:玻璃纤维的混入提高了聚苯硫醚和聚醚砜共混材料的热变形温度及高温下的尺寸稳定性,材料仍然有良好的热稳定性和一定的相容性;拉伸性能、弯曲性能和冲击性能也有了显著的提高,总体来说加入GF异形比为4的材料性能较为优异;将不同剪切作用下制备的GF增强PES/PPS共混材料机械性能进行比较,发现剪切作用大的三螺杆挤出机制备的共混材料的拉伸性能和弯曲性能均低于剪切作用小的双螺杆挤出机制备的共混材料,而冲击强度则是当PES的质量分数占主导时,过高的剪切强度和塑化作用反而对其冲击强度不利,当PPS的质量分数占绝对主导时,剪切强度的提升则有利于增加共混材料的冲击强度,表明材料的性能与加工过程有着密不可分的关系。
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