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聚苯硫醚(PPS)是以苯环在对位上连接硫原子而形成的一种线型高分子,这是一种结晶性高性能工程塑料,由于具有优异的机械性能、较高的耐热温度和优良的耐酸碱腐蚀能力等重要性能,而得到广泛应用。但是聚苯硫醚的韧性较差,冲击强度较低,作为涂层使用时,在熔点以上,PPS的熔体粘度急剧下降,熔体的流动性较高,容易出现流挂甚或流坠现象,冷却阶段,易发生收缩,导致涂层表面出现针孔、空穴等缺陷。这些缺点进一步限制了聚苯硫醚的使用范围。因此,对于PPS的改性研究不但具有理论上的意义,而且具有很重要的实用价值。本文对纳米改性的聚苯硫醚复合材料的结晶行为、晶体形貌以及动态力学性能等做了系统研究,主要内容和结果如下:
1.应用差示扫描量热法(DSC)研究了聚苯硫醚(PPS)以及聚苯硫醚/纳米二氧化硅(nano.Si02)复合材料的等温结晶行为,并考察了结晶动力学参数,揭示了PPS的等温结晶特性和nano-Si02对PPS结晶行为的作用。结果表明,nano-Si02的加入降低了PPS的端表面自由能σe;偏光显微镜观察到PPS和复合材料均表现出球晶生长方式,复合材料的球晶尺寸小而均匀,但可以采用相同的晶胞以及空间群描述PPS及复合材料的晶体结构;较高的结晶温度下,球晶黑十字消光现象都不明显,所研究的温度范围内,没有发现RegimeTransition。
2.研究了聚苯硫醚及nano.Si02复合材料的非等温结晶动力学,分析了结晶峰值Tp以及结晶起始温度To等参数,并首次采用莫志深方程研究了复合材料的非等温结晶动力学。结果表明,莫志深方程能够较好地描述复合材料的非等温结晶动力学,nano.Si02在PPS基体中起到了异相成核的作用,使得纳米复合材料的结晶速率明显快于纯聚合物的结晶速率。
3.研究了聚苯硫醚及复合材料的动态力学性能。研究结果表明,nano-Si02的加入提高了聚苯硫醚的储能模量,玻璃化转变温度Tg向高温方向移动,且二者的变化都随加入量成正比关系,表明nano.Si02与PPS之间存在较强的界面作用。
4.制备了一种新型粉末涂料。纳米填料的加入改善了熔体的流动性,克服了热塑化阶段的流挂现象,消除了涂层形成过程中的针孔、空穴,制备的涂层具有较强的抗冲击能力、优异的耐酸碱腐蚀能力和优良的耐磨擦性能等性能。