聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的相容性和力學(xué)性能研究

徐道祥（安徽省池州市池州學(xué)院,安徽　池州　247100）

聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的相容性和力學(xué)性能研究

徐道祥
（安徽省池州市池州學(xué)院,安徽池州247100）

本文對(duì)聚醚醚酮（PEEK）/聚苯硫醚（PPS）共混體系的加工流變行為進(jìn)行了研究，分析了共混體系在不同狀態(tài)下的相容性以及力學(xué)性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在PEEK中加入PPS后對(duì)于共混體系的流動(dòng)性有了顯著的改善，但是在固態(tài)條件下仍然會(huì)呈現(xiàn)相分離狀態(tài)。

聚醚醚酮；聚苯硫醚；相容性

聚醚醚酮（PEEK）作為耐熱性能最優(yōu)異的熱塑性樹脂，擁有著良好的綜合電性能和力學(xué)性能，但是它也有缺點(diǎn)就是其熔融溫度高達(dá)334℃，同時(shí)在融融狀態(tài)下粘度很大，不利于成型加工。聚苯硫醚（PPS）雖然有良好的阻燃性和耐化學(xué)腐蝕性，同時(shí)在高溫下依然十分穩(wěn)定，具有良好的電性能和力學(xué)性能，但是其具有韌性較差、脆性大的特點(diǎn)，這給其應(yīng)用帶來了限制。現(xiàn)在已經(jīng)有研究將PPS和其他難加工的熱塑性工程塑料混合使用，用PPS的優(yōu)良熔融加工性能來對(duì)后者的熔融加工性能進(jìn)行改善。PEEK和PPS共混能得到性能更加優(yōu)良的共混材料，既可以讓PPS增強(qiáng)韌性，同時(shí)還可以使PEEK具有更好的流動(dòng)性，所以目前聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系已經(jīng)得到了更多的重視。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)的原材料

選用吉大高新科技有限公司生產(chǎn)的聚醚醚酮（PEEK），材質(zhì)為粉料，38Q；選用自貢晨鶴特種工程塑料有限公司生產(chǎn)的聚苯硫醚（PPS），材質(zhì)為白色粉料，S-3Q；同時(shí)還有美國Fortafilfiber公司生產(chǎn)的碳纖維（CF），F(xiàn)ORTAFIL219.

1.2實(shí)驗(yàn)過程

首先將配比好的干燥的PEEK和PPS放入轉(zhuǎn)矩流變儀中進(jìn)行熔融共混，同時(shí)對(duì)混合時(shí)間、溫度以及轉(zhuǎn)矩流變數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)記錄，待其達(dá)到平衡扭矩后便可獲得熔融共混體系。然后進(jìn)行壓模過程，使共混體系成為20mm×2mm的圓片并進(jìn)行平行板應(yīng)力流變實(shí)驗(yàn)，對(duì)共混體系在不同溫度和頻率下的動(dòng)態(tài)粘彈相應(yīng)進(jìn)行測試，并得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

2　結(jié)果與討論

2.1聚醚醚酮/聚苯硫醚加工流變行為

圖一為聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的轉(zhuǎn)矩變化情況，由此我們可以看出共混體系的流動(dòng)性在PPS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于10%的情況下是保持著一種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)的，流動(dòng)性幾乎沒有出現(xiàn)變化；但是當(dāng)超過某一個(gè)臨界點(diǎn)后平衡轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)了變化，呈現(xiàn)階梯狀下降的規(guī)律，加工性能得到了明顯的改善；而當(dāng)持續(xù)了一段時(shí)間之后，共混體系的平衡轉(zhuǎn)矩又因?yàn)闊峤宦?lián)反應(yīng)而逐漸上升。聚合物之間的熔體粘度、分子間的相互吸引力和分子之間的纏結(jié)作用都可以通過動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩反映出來。理想的共混體系剪切粘度的對(duì)數(shù)加和公式如下：

2.2聚醚醚酮/聚苯硫醚的動(dòng)態(tài)粘彈行為

共混體系的相容性往往受到共混溫度和兩相質(zhì)量比的影響，C?D?Han等人提出共混物是否相容的判斷依據(jù)，即：用儲(chǔ)能模量和損耗模量繪制出雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖，若共混物相容的，那么這個(gè)共混物的曲線斜率一致性較好，但是曲線與共混物的原本組成部分沒有關(guān)系；若共混物不相容，那么曲線就對(duì)共混物的原本組成物質(zhì)有較大的依賴性。350℃條件下聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的動(dòng)態(tài)模量關(guān)系如圖三所示，通過圖三我們可以看出，在聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系中，儲(chǔ)能明模在這量個(gè)和溫?fù)p度耗條模件下量此共的混雙體對(duì)系數(shù)的曲相線容斜性率是具比有較良良好好的的一。致性，這就表

聚醚醚酮/聚苯硫醚固態(tài)共混體系的損耗因子如圖四所示，通過圖片我們可以看出，共混體系哪怕組成不同，但是都會(huì)具有兩個(gè)分離的tgδ轉(zhuǎn)變峰，兩峰均處在靠近PEEK和PPS的Tg的位置，同時(shí)tgδ峰值哪怕不同組分，也都是和其含量相互影響的，含量增加則tgδ峰值也會(huì)呈規(guī)律性增加。所以我們可以得知，在固態(tài)條件下聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的兩相相容性較差，同時(shí)共混體系的兩個(gè)tgδ轉(zhuǎn)變峰和相對(duì)應(yīng)的純數(shù)值tgδ轉(zhuǎn)變峰相比都是比較低的，伴隨著PPS含量的增加,PEEK相會(huì)出現(xiàn)一系列變化，例如tgδ值變小、峰頂位置逐漸靠近PPS相以及平臺(tái)變寬等，這說明兩相界面間的大分子鏈仍然在一定程度上相互影響。

3　結(jié)論

通過以上的實(shí)驗(yàn)我們可以看出，在PEEK體系中引入PPS，對(duì)于PEEK的加工流動(dòng)性能有著顯著的改善作用。同時(shí)聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的相容性在熔融狀態(tài)（350℃）下保持的最為良好，但是在固態(tài)條件下共混體系會(huì)呈現(xiàn)出明顯的相分離狀態(tài)，其相分離程度和組成之間有著密切的聯(lián)系。

徐道祥（1991-），男，安徽全椒人，本科，研究方向：高分子材料。