PPS濾料機(jī)械性能測試研究

卞思思，劉曉培，毛 寧，柳靜獻(xiàn)，常德強，孫 熙

（1.東北大學(xué)濾料檢測中心，沈陽 110004；2.深部金屬礦山安全開采教育部重點實驗室，沈陽 110004；3.遼寧萬益職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)咨詢有限公司，沈陽 110015）

1 引言

工業(yè)應(yīng)用不斷推動著纖維和非織造材料在化學(xué)加工、污染控制以及其他領(lǐng)域達(dá)到新的水平。聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide，簡稱PPS），是一種主鏈結(jié)構(gòu)為硫和苯環(huán)交替相連的線性高分子聚合物, 其以優(yōu)異的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性、良好的阻燃性和電絕緣性、出色的耐化學(xué)腐蝕性和耐輻射性，被廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、汽車、環(huán)保、化工、紡織服裝、航空航天等領(lǐng)域，已成為高性能濾料應(yīng)用領(lǐng)域的中流砥柱。聚苯硫醚與聚丙烯相比, 可在更高的溫度、更強的腐蝕性環(huán)境下工作, 常用來生產(chǎn)耐久纖維。聚苯硫醚纖維與芳綸及其他相對成本較高的高性能樹脂以及不銹鋼、陶瓷、玻璃等非聚合物相比，具有更好的性價比。

濾料是否能長時間有效使用，必須要保證濾料阻力長期穩(wěn)定在可用范圍內(nèi)，最關(guān)鍵的是保證濾料長時間不發(fā)生破損。而濾料長時間不發(fā)生破損，一是取決于其在所受化學(xué)和熱作用下，強度的降低能保持在允許的強度范圍內(nèi)；二是取決于其受到的機(jī)械作用力長期處于穩(wěn)定并在可承受范圍內(nèi)。在濾料投入使用之前，生產(chǎn)廠家及研究機(jī)構(gòu)都會對其進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測試。本文針對PPS濾料機(jī)械性能測試時不同尺寸的選取，研究了其對濾料機(jī)械性能的影響情況。

2 實驗方案

本實驗研究PPS濾料樣品的選取尺寸大小對其濾料機(jī)械性能測試數(shù)值的影響，應(yīng)用Instron電子強度機(jī)對其進(jìn)行強度試驗，以濾料的斷裂強度和斷裂伸長率作為檢驗指標(biāo)。

實驗內(nèi)容分為兩部分：

（1）對相同寬度（50mm）不同長度（100mm、200mm、300mm）濾料的機(jī)械性能數(shù)值測試；

（2）對相同長度（200mm）不同寬度（20mm、30mm、40mm、50mm）濾料的機(jī)械性能數(shù)值的測試。

實驗樣品由厚度均勻的PPS濾料卷裁剪而得，試樣樣條剪取采取平行法，每組經(jīng)向和緯向各5條，試樣夾持長度為200mm（注：常規(guī)實驗中大多選取長200mm，寬50mm作為標(biāo)準(zhǔn)）。

3 實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析

3.1 實驗選取濾料的長度對其機(jī)械性能測試結(jié)果的影響

相同寬度不同長度PPS濾料斷裂強力情況見表1、圖1。相同寬度不同長度PPS濾料斷裂伸長率情況見表2、圖2。

表1 不同長度PPS樣品斷裂強度

圖2 不同長度PPS樣品斷裂伸長率情況

由表1及圖1可以看出，相同寬度不同長度的PPS濾料經(jīng)向斷裂強度隨著長度的增大呈現(xiàn)出可以忽略的減??；緯向斷裂強度減小的速度稍大。說明測試樣品時，樣品長度的選取對斷裂強度測試影響不大。

由表2及圖2可以看出，相同寬度不同長度的PPS濾料經(jīng)向與緯向的斷裂伸長率都是隨著長度的增加而增大的，且同比增量相等，符合拉伸中的力學(xué)規(guī)律：斷裂伸長率=（△L/L）×100% 。說明測試樣品時，樣品長度的選取對斷裂伸長率無明顯影響。

3.2 實驗選取濾料的寬度對其機(jī)械性能測試結(jié)果的影響

相同長度不同寬度PPS濾料斷裂強度情況見表3、圖3。相同長度不同寬度PPS濾料斷裂伸長率情況見表4、圖4。

表3 不同寬度PPS樣品斷裂強度

圖3 不同寬度PPS樣品斷裂強度對比

表4 不同寬度PPS樣品斷裂伸長率

圖4 不同寬度PPS樣品斷裂伸長率對比

由表3及圖3可以看出：相同長度不同寬度的PPS濾料經(jīng)向與緯向斷裂強度數(shù)值都是隨著寬度的增加而增大，且能夠發(fā)現(xiàn)，斷裂強度的增量同比相等。說明測量時設(shè)定樣品的寬度越大，強度越大，且按照比例增加。

由圖4可以看出：相同長度不同寬度的PPS濾料經(jīng)向與緯向斷裂伸長率隨著寬度的增加變化趨勢不十分明顯；結(jié)合表4可以說明：拉伸長度一定時斷裂伸長率不隨寬度變化。

4 結(jié)論

通過對比實驗研究實驗樣品的尺寸設(shè)定對于PPS濾料機(jī)械性能測試數(shù)值的影響，得出如下結(jié)論：

（1）相同寬度不同長度的PPS濾料經(jīng)向斷裂強度數(shù)值隨著寬度的增大呈現(xiàn)出可以忽略的減??；緯向斷裂強度減小的速度稍大。說明測試樣品時，樣品長度的選取對斷裂強度數(shù)值無明顯影響。

（2）相同寬度不同長度的PPS濾料經(jīng)向與緯向的斷裂伸長率都是隨著長度的增加而增大的，且同比增量相等。說明測試樣品時，樣品長度的選取對斷裂伸長率測試數(shù)值無明顯影響。

（3）相同長度不同寬度的PPS濾料經(jīng)向與緯向斷裂強度數(shù)值都是隨著寬度的增加而增大，且能夠發(fā)現(xiàn)，斷裂強度數(shù)值的增量同比相等。說明測量時設(shè)定樣品的寬度越大，強度數(shù)值越大。

（4）相同長度不同寬度的PPS濾料經(jīng)向與緯向隨著寬度的增加變化趨勢都不是十分明顯；拉伸長度一定時，斷裂伸長率不隨寬度變化。