聚芳醚腈和聚苯硫醚的改性及相關(guān)性能研究.pdf

1、工程塑料是指一類可以作為結(jié)構(gòu)材料，在較寬的溫度范圍內(nèi)承受機(jī)械應(yīng)力，在較為苛刻的化學(xué)物理環(huán)境中使用的高性能的高分子材料。特種工程塑料是相對于尼龍(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及改性聚苯醚(PPO)等常見工程塑料而言，綜合性能更好且具有特殊用途的一大類工程塑料。 本文中，主要研究了兩種耐高溫特種工程塑料——聚芳醚腈和聚苯硫醚。聚芳醚腈(PEN)是具有代表

2、性的聚芳醚類高分子之一，它是一種結(jié)構(gòu)比較規(guī)整的半結(jié)晶高聚物，而且其分子主鏈和側(cè)鏈分別含有剛性的苯環(huán)和腈基，使得聚芳醚腈具有耐高溫?zé)岱€(wěn)定性，同時(shí)主鏈上的醚鍵，又使它有一定的柔順性，因此其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)比聚醚酮(PEK)類要低，優(yōu)良的性能使其在特種工程材料方面具有廣闊、的前景。聚苯硫醚(PPS)是具有代表性的聚芳硫醚類高分子之一，它具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性、絕緣性，其強(qiáng)度和硬度均較高，機(jī)械性能優(yōu)良，制品的尺寸穩(wěn)定性好，可用多種加工成

3、型方法加工，并可精密成型。但在實(shí)際加工過程中，PEN熔融溫度高，熔體粘度大，而PPS的熔體粘度非常小，因此兩者單獨(dú)加工時(shí)，對加工設(shè)備和模具的要求很高，且難以摸索加工工藝參數(shù)，導(dǎo)致實(shí)際加工難度較大。 由于PEN能溶于DMF等極性有機(jī)溶劑，具有很好的成膜性，為了賦予PEN薄膜一定的功能性，本文利用稀土和鈦酸鋇為原料，對PEN薄膜進(jìn)行改性，并用IR分析了其結(jié)構(gòu)，用STA表征了他們的熱性能，用熒光光譜表征了薄膜的光學(xué)性能，用XRD表征了

4、薄膜的結(jié)晶性能，用高阻計(jì)比較了電性能的變化等，獲得了初步研究結(jié)果，拓寬了PEN樹脂作為功能材料的用途。此外，我們以PA6、PC、ABS和PEN對PPS進(jìn)行共混改性，測試了共混后力學(xué)性能、熱性能、結(jié)晶性能的變化，、對PPS的加工及綜合性能的改善做了初步的探索。 一、PEN薄膜的改性和性能研究1.稀土摻雜PEN膜的制備及性能初探利用五種氧化稀土為原料，制得稀土配合物，加到PEN/DMF溶液中，用流延法制得表觀均勻透明的光致發(fā)光PEN

5、薄膜，測試了薄膜的力學(xué)性能、熱性能、電學(xué)性能和光學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)稀土的種類對PEN薄膜的力學(xué)性能、電學(xué)性能和光學(xué)性能有較大影響。 在PEN薄膜中摻入稀土配合物后，不是所有的稀土離子的引入都能增強(qiáng)薄膜的力學(xué)性能，只有稀土銪配合物摻雜到薄膜中，才能有效增大復(fù)合體系的力學(xué)強(qiáng)度。但稀土離子配合物的摻雜使得PEN薄膜具有良好的光學(xué)性能，而且薄膜的體積電阻率均有所增大。 2.BaTiO3改性PEN薄膜的制備及基本性能研究利用BaTiO3

6、具有高介電常數(shù)的特點(diǎn)，將制得的納米BaTiO3粉末加到PEN/DMF溶液中，超聲分散均勻后，用流延法制得表觀均勻透明的PEN薄膜，測試了薄膜的電學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)PEN薄膜用納米BaTiO3粉改性后，其表面電阻和體積電阻率均有明顯提高。 二、PEN基稀土雜化材料的合成與表征先用氧化銪稀土為原料合成含有發(fā)光稀土銪配合物的透明溶液，然后將配置好的PEN/DMF溶液與苯乙烯單體混合，緩慢滴加到稀土配合物溶液中，引發(fā)聚合后經(jīng)乙醇沉淀得到產(chǎn)物。

7、 用紅外光譜對PEN基稀土雜化材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明過量的α-MAA參與了共聚合反應(yīng)；用熒光光譜測試了其發(fā)光性能，可以看到它能發(fā)出Eu3+的特征光；用XRD測試了其結(jié)晶性，發(fā)現(xiàn)聚合后產(chǎn)物的結(jié)晶度呈下降趨勢；用STA測試了雜化材料的熱性能，結(jié)果表明熱穩(wěn)定性有所提高。 三、PPS的共混改性我們以PA6、PC、ABS、PEN四種工程塑料對PPS進(jìn)行共混改性，一方面將不同配方的原料在轉(zhuǎn)矩流變儀里密煉均勻后，液壓成型機(jī)上壓

8、制成片材，測試試樣的流變性能和結(jié)晶行為；另一方面，將不同配比的混合原料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混造粒后，用注射成型機(jī)制出矩形樣條和啞鈴型樣條，測試它們的力學(xué)性能和燃燒性能。測試結(jié)果表明，PPS經(jīng)PA6、ABS共混后，力學(xué)性能有所下降，而加工性能得到明顯改善；經(jīng)PC共混后，結(jié)晶性隨PC組分含量的增加而下降，彈性模量隨PC組分含量的增加而增加；用PEN與PPS共混后，力學(xué)性能與PPS相當(dāng)，但氧指數(shù)稍有減小。 本文用各種稀土配合物以及納米Ba