國(guó)內(nèi)外聚砜的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用

李智杰，虞鑫海

(東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海 201600)

自從1906年美國(guó)人貝克蘭用苯酚和甲醛制造了人類(lèi)歷史上第一種完全人工合成的塑料即酚醛樹(shù)脂以來(lái)，塑料在工業(yè)和社會(huì)的方方面面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，生活中可謂是隨處可見(jiàn)。隨著對(duì)塑料性能要求的不斷提高，通用塑料和一般的工程塑料已無(wú)法完全滿(mǎn)足使用需求。因此，特種工程塑料應(yīng)運(yùn)而生，廣泛應(yīng)用于航天航空、電子電器、軍工等特殊領(lǐng)域。特種工程塑料的長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)150 ℃ 以上，綜合性能優(yōu)異，目前已商業(yè)化的有聚砜、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮等[1]。

聚砜樹(shù)脂是上世紀(jì)六十年代出現(xiàn)的新型特種工程塑料，屬于非結(jié)晶性高分子化合物。其主鏈中含有苯環(huán)，且-SO2-基團(tuán)的硫原子處于最高的氧化狀態(tài)，因而抗氧化性能、機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性較好，醚鍵的存在又提供了一定韌性。此外，聚砜還具有無(wú)毒、可自熄、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在航天航空、汽車(chē)、餐具、醫(yī)療設(shè)備等多領(lǐng)域均有所應(yīng)用。

1 聚砜種類(lèi)

目前已商品化且較為成熟的聚砜樹(shù)脂有三類(lèi)：雙酚A型聚砜、聚亞苯基砜和聚醚砜。三類(lèi)聚砜結(jié)構(gòu)式如圖1所示。

圖1 PSU、PPSU、PES的結(jié)構(gòu)式

1.1 雙酚A型聚砜

雙酚A型聚砜可由雙酚A和4,4′-二氯二苯砜通過(guò)成鹽、縮聚進(jìn)行合成，堿的選用和工序的不同使合成方法分為一步法和兩步法。兩步法先以水為溶劑，雙酚A與氫氧化鈉先反應(yīng)生成鈉鹽，與共沸劑共沸脫水后再加入溶劑和4,4′-二氯二苯砜，使其縮聚；一步法所用的堿為碳酸鉀，可將全部原料同時(shí)加入，無(wú)需單獨(dú)的脫水步驟，有利于簡(jiǎn)化工序，減少反應(yīng)時(shí)間。工業(yè)上常用的是兩步法，但一步法的潛力更大[2]。

雙酚A中的亞異丙基減少了分子間的作用力，使得聚合物具有良好的熔融加工性，處于側(cè)鏈的甲基可降低材料的吸水性。三種聚砜中雙酚A型聚砜的絕緣性能最佳，但熱學(xué)性能不及另外兩種，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為187 ℃左右，熱變形溫度為174 ℃ 左右。

1.2 聚亞苯基砜

聚亞苯基砜可由與雙酚A型聚砜相似的合成工藝制備，所用的砜類(lèi)單體為4,4′-聯(lián)苯二酚。聚亞苯基砜的分子鏈中含有大量的聯(lián)苯基，故而熱學(xué)性能比雙酚A型聚砜更好，Tg為220 ℃左右，可在180 ℃的環(huán)境下長(zhǎng)期使用。但是由于分子鏈的剛性過(guò)大使韌性較低且聚亞苯基砜樹(shù)脂熔融后的黏度大，熔融加工受到影響。

1.3 聚醚砜

合成聚醚砜的方法較多，有熔融脫鹽法、溶液脫鹽法、脫氯化氫法等[3]。熔融脫鹽法是在高溫真空下先合成4-氯-4′-羥基二苯砜鹽，再自縮聚制得聚醚砜；溶液脫鹽法可分為單酚脫鹽和雙酚脫鹽法，前者是將4,4′-二氯二苯砜與堿反應(yīng)生成單氯酚鹽，再升溫自縮聚，后者是雙酚S與堿反應(yīng)生成雙酚S鹽，再升溫與二氯二苯砜縮聚；脫氯化氫法是以三氯化銦為催化劑，4,4′-二磺酸氯二苯醚和二苯醚縮聚制得，或以三氯化鐵為催化劑，4-磺酰氯二苯醚自縮聚制得。

聚醚砜的剛性適中，兼具了雙酚A型聚砜和聚亞苯基砜的優(yōu)勢(shì)，電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)性能均優(yōu)異，綜合性能突出。其Tg溫度最高，為225 ℃左右，同樣可在180 ℃的環(huán)境下長(zhǎng)期使用，且加工性能極好，可按照常規(guī)熱塑加工技術(shù)進(jìn)行加工，但聚醚砜也同樣存在不耐丙酮、氯仿等極性溶劑的缺點(diǎn)。

2 國(guó)內(nèi)外聚砜生產(chǎn)企業(yè)

上世紀(jì)60年代，聯(lián)合碳化物公司完成了聚砜的開(kāi)發(fā)并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，1965年產(chǎn)能達(dá)4 500 t/a。此后，聚砜產(chǎn)品的年產(chǎn)能和需求量呈現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，越來(lái)越多的企業(yè)投入到聚砜產(chǎn)品的研發(fā)之中。從全球市場(chǎng)來(lái)看，目前聚砜樹(shù)脂的主要產(chǎn)能集中在國(guó)外的幾家大型企業(yè)，如德國(guó)巴斯夫、比利時(shí)蘇威、日本住友、印度加爾邁化學(xué)、俄羅斯謝符欽克工廠(chǎng)等。其中蘇威和巴斯夫的產(chǎn)能最高，分別達(dá)到了3.3萬(wàn)噸和2.5萬(wàn)噸，這兩大品牌占據(jù)了中國(guó)聚砜市場(chǎng)八成以上的市場(chǎng)份額。

蘇威公司的聚砜產(chǎn)品主要銷(xiāo)往美國(guó)、歐洲和中國(guó)市場(chǎng)，其下的Udel雙酚A型聚砜、Radel聚亞苯基砜和Veradel聚醚砜等牌號(hào)的聚砜產(chǎn)品在全球市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的知名度和競(jìng)爭(zhēng)力，并且一直致力于通過(guò)對(duì)美國(guó)和亞洲生產(chǎn)設(shè)施的大力投資和工藝優(yōu)化等途徑，提高聚砜樹(shù)脂的產(chǎn)能。值得一提的是，該公司的聚砜產(chǎn)品在生物醫(yī)療的高端領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如Radel聚亞苯基砜被BioStable公司選用于HAART300主動(dòng)脈內(nèi)瓣環(huán)成形術(shù)器械包關(guān)鍵組件材料。

德國(guó)巴斯夫公司于80年代開(kāi)始?jí)艛鄽W洲聚砜的生產(chǎn)與銷(xiāo)售，產(chǎn)品主要銷(xiāo)售到歐洲、美國(guó)、東南亞、日本和中國(guó)。為了適應(yīng)亞太地區(qū)對(duì)于聚砜樹(shù)脂需求的增長(zhǎng)，巴斯夫在韓國(guó)麗水新建了一家聚砜工廠(chǎng)，年產(chǎn)能為6 000 t，這加大了巴斯夫聚砜樹(shù)脂在亞太地區(qū)的市場(chǎng)占有率和競(jìng)爭(zhēng)力。

表1為國(guó)外主要聚砜商品牌號(hào)及性能數(shù)據(jù)。

表1 部分國(guó)外聚砜商品牌號(hào)及性能數(shù)據(jù)

在1965年聚砜樹(shù)脂受到重視并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)后，我國(guó)上海、天津等地即于1967年進(jìn)行研制，1970年可生產(chǎn)聚砜的單位有上海天山塑料廠(chǎng)、大連第一塑料廠(chǎng)等。吉林大學(xué)吳忠文教授領(lǐng)導(dǎo)的研究中心從70年代即開(kāi)始了聚砜的相關(guān)研究，其入股組建的吉大高新在2001年建成了300 t/a的聚醚砜生產(chǎn)線(xiàn)[4]。目前，我國(guó)生產(chǎn)聚砜的主要企業(yè)有大連聚砜塑料有限公司，其舵牌聚砜年生產(chǎn)能力為200 t；威海帕斯砜新材料有限公司，于2015年組裝完成一條年產(chǎn)量300 t聚砜的生產(chǎn)線(xiàn)，該年年底共生產(chǎn)30 t聚砜并全部售完；長(zhǎng)春吉大特塑工程研究有限公司，擁有500 t聚醚砜和500 t聚亞苯基砜樹(shù)脂生產(chǎn)及改性料的生產(chǎn)能力；此外還有山東津蘭特種聚合物有限公司、天津硯津科技有限公司等。但總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)聚砜研究幾十年來(lái)盡管已積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)量和商品質(zhì)量與外企還有較大的差距，我國(guó)聚砜仍主要依靠進(jìn)口。這表明我國(guó)須加大對(duì)聚砜樹(shù)脂的研究力度以及對(duì)加大相關(guān)企業(yè)的扶持，才能盡快實(shí)現(xiàn)聚砜樹(shù)脂的國(guó)產(chǎn)化，在世界市場(chǎng)占有一席之地。

3 聚砜應(yīng)用

3.1 聚砜分離膜

聚砜是一種可耐高溫、抗蠕變性好及具備優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度的工程塑料，通過(guò)在聚砜上結(jié)合不同的官能團(tuán)或摻雜特定粒子，可將其制備成各種綜合性能優(yōu)異的分離膜，應(yīng)用于多種領(lǐng)域，如燃料電池、海水淡化、有機(jī)物及無(wú)機(jī)物純化等。

3.1.1 聚砜質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜燃料電池可不通過(guò)燃燒方式而高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，是21世紀(jì)綠色環(huán)保能源，它的主要組成為陽(yáng)極、陰極和質(zhì)子交換膜。氫氣在催化劑作用下陽(yáng)極產(chǎn)生質(zhì)子和電子，氫離子需通過(guò)水合質(zhì)子形式從質(zhì)子交換膜的離子通道到達(dá)陰極，從而與電子、氧氣進(jìn)行還原反應(yīng)。因此，質(zhì)子交換膜需能在一定溫度下長(zhǎng)期使用，以及具有較高的離子活性、高質(zhì)子電導(dǎo)率、較佳的水合能力、足夠的分子量等特性，而聚砜通過(guò)磺化、共混等改性后制得的薄膜能較好地滿(mǎn)足上述要求[5]。

喬宗文等[6]通過(guò)后磺化方法，以氯丁酰氯和對(duì)羥基苯磺酸鈉作為小分子試劑，制得了側(cè)鏈型磺化聚砜。他們將親水的磺酸基團(tuán)鍵合在雙酚A型聚砜的側(cè)鏈上，減少吸收的水分對(duì)聚合物主鏈的影響。該種側(cè)鏈型質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率可達(dá)0.049 S/cm，具有較低的吸水溶脹率和較好的尺寸穩(wěn)定性。

趙偉辰等[7]通過(guò)化學(xué)自交聯(lián)的方法制備了一種磷酸摻雜型質(zhì)子交換膜，接枝到氯甲基化聚砜主鏈上的含氮功能基團(tuán)聚乙烯亞胺，既能吸附磷酸，又可與芐氯基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。該質(zhì)子交換膜兼具良好的力學(xué)性能和耐高溫性能，熱重分析表明可在150 ℃下長(zhǎng)期使用，證明了化學(xué)交聯(lián)改性方法的有效性。

Simari C等[8]采用IEC較低的sPSU作為聚合物基質(zhì)，分散Mg/Al-NO3-層狀雙羥基(LDH)制備納米復(fù)合電解質(zhì)，通過(guò)液插層法制備了sPSU-LDH膜。在脫水環(huán)境下，高連接離子通道的形成促進(jìn)了質(zhì)子運(yùn)輸?shù)挠行hrotthus型機(jī)制。該膜有著較高的質(zhì)子電導(dǎo)率值和電化學(xué)性能，在高溫條件下有較好的可靠性。

Sinirlioglu D等[9]以5-氨基四唑與甲基丙烯酰氯反應(yīng)制得5-(甲基丙烯酰胺)四唑單體，再通過(guò)自由基聚合制得聚(5-(甲基丙烯酰胺)四唑均聚物(PMTet)，將其與磺化聚砜按照不同摩爾量共混制得三種復(fù)合質(zhì)子交換膜。該類(lèi)復(fù)合膜可耐190 ℃高溫，甲醇滲透率與Nafionl 112相近。

Deepa K等[10]以二甲基丙烯酸和2-(2-(哌嗪-1-基)乙胺基)-2-羥乙基甲基丙烯酸酯為原料采用自由基聚合的方法制備了含哌嗪的共聚物，并與聚砜共混制成薄膜。共混膜具有8.77×10-4S/cm的質(zhì)子傳導(dǎo)率，與純聚砜膜相比，共混膜的吸水率更高，熱膨脹率更低。

Ahmadian-Alam L等[11]以磺化聚砜、MOF和二氧化硅納米粒子為原料制備了一種新型三元復(fù)合聚合物電解質(zhì)膜。MOF/Si納米顆粒的包埋大大改善了所制備膜的機(jī)械和熱性能，并將膜的質(zhì)子傳輸速率增加到17 mS/cm。

3.1.2 聚砜離子交換膜

工業(yè)化的離子交換膜按不同的活性基團(tuán)可分為陽(yáng)離子、陰離子交換膜。陽(yáng)離子交換膜可令陽(yáng)離子通過(guò)而阻止陰離子的通過(guò)，陰離子交換膜則相反。離子交換膜在工業(yè)中有巨大的發(fā)展?jié)摿?，可用于海水濃縮制食鹽、海水淡化制飲用水、處理工業(yè)廢水等[12]。聚砜離子交換膜是離子交換膜的重要品種之一，具有優(yōu)異的耐熱性和離子交換容量。聚砜離子交換膜容易出現(xiàn)高吸水率和高溶脹度的問(wèn)題，需加以注意或通過(guò)一定的改性方法加以解決。

周瑪麗等[13]將聚乙烯醇作為交聯(lián)劑，在高溫下與商業(yè)化高磺化聚砜交聯(lián)制備改性聚砜離子交換膜。通過(guò)控制聚乙烯醇的添加量制備了系列改性離子交換膜。系列改性膜的吸水率和溶脹度都大大降低，而由于磺酸基團(tuán)參與反應(yīng)，離子交換容量有略微下降，但仍有較高的應(yīng)用范圍，此外交聯(lián)使得薄膜的力學(xué)性能大幅提高。

胡蒙蒙等[14]將氯甲基化聚砜作為基材，選取季銨化試劑三甲胺，開(kāi)發(fā)均相溶劑，通過(guò)均相季銨化法制得了聚砜氫氧根陰離子交換膜。均相法制備的膜由于反應(yīng)程度高，親水的季銨化基團(tuán)較多，吸水率較非均相法制備的薄膜有所提高，但相同離子交換容量下氫氧根傳導(dǎo)率可提高30%～40%，從而彌補(bǔ)吸水率增加的缺陷。

Shaari N Z K等[15]研究了聚砜膜作為支撐膜時(shí)，不同厚度對(duì)兩種復(fù)合薄膜去除銅離子能力的影響。他們制備了60 μm和90 μm兩個(gè)厚度的聚砜膜，又制備了兩種涂層，a涂層是質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%殼聚糖濃度和10%聚乙烯醇溶液組成的聚合物共混溶液，b涂層是2%殼聚糖濃度的聚合物與10%PVA溶液進(jìn)行溶膠凝膠反應(yīng)，并與3%四乙基硅酸鹽交聯(lián)得到的混合膜溶液。將兩種涂層分別涂在兩種厚度的聚砜膜上，制成四種離子交換膜。結(jié)果表明，b涂層涂覆于90 μm所得薄膜的性能最佳，可去除99.67%的銅離子，而其它三種達(dá)不到使用要求。

Iravaninia M等[16]以聚砜為原料，經(jīng)氯甲基化、胺化和堿化反應(yīng)制備了三甲胺和N,N,N′，N′-四甲基-1,6-己二胺功能化的陰離子交換膜。該膜在25～80 ℃下的離子電導(dǎo)率為2～42 mS/cm，離子交換容量在1.6～2.1 mmol/g之間，陰離子運(yùn)輸數(shù)在0.95～0.98之間，綜合性能良好。

Subrahmanya T M等[17]以琥珀酰氯和4-氨基苯基砜為單體通過(guò)縮聚合成了聚4,4′-聯(lián)苯磺?；牾０?PBSS)，并將其與聚砜共混制備薄膜，以去除水中的有毒重金屬離子。隨著PBSS含量的增加，共混膜的水通量從100 L/(m2·h)增加到650 L/(m2·h)，熱學(xué)性能也隨之增加，但薄膜的機(jī)械性能隨PBSS含量的增加而下降。

Nonjola P T等[18]采用溶劑澆鑄法制備了TiO2/季胺化納米復(fù)合陰離子交換膜。TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.5%～10%間都能在復(fù)合膜表面均勻分布，復(fù)合薄膜具有較低的吸水率以及良好的離子電導(dǎo)率，此外無(wú)機(jī)填料的引入還為復(fù)合膜提供了良好的耐熱性。

3.1.3 聚砜抗菌膜

顯然，聚砜分離膜在多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，是國(guó)內(nèi)外分離膜的研究熱點(diǎn)。但使用過(guò)程中容易有細(xì)菌附著其上，細(xì)菌的大量繁殖將導(dǎo)致膜污染問(wèn)題，影響到薄膜的分離性能。膜污染是阻礙分離膜發(fā)展的一大問(wèn)題，制備具有抗菌性能的聚砜膜已成為重要的研究方向。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)將具備殺菌能力的物質(zhì)引入到聚砜膜中，制備聚砜抗菌膜，這有利于延長(zhǎng)薄膜使用壽命，也有望將該類(lèi)薄膜用于受細(xì)菌污染水源的治理上。

蘆文慧等[19]利用浸漬法制得了具有抗菌效果的摻銅TiO2粒子，將其與聚砜共混，相轉(zhuǎn)化法制膜。添加了抗菌粒子的聚砜薄膜具有較好的抗菌效果，當(dāng)粒子加入量為1%時(shí)，膜純水通量達(dá)到335.65 L/(m2·h)，在紫外光照射下，對(duì)大腸桿菌的抑菌效果顯著，高達(dá)93.5%，在黑暗條件也可達(dá)53.2%。

Cihanoglu A等[20]報(bào)道了一種抗菌型聚砜-磺化聚醚砜超濾膜，他們將具有很強(qiáng)殺菌能力的陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTBA)添加到凝膠介質(zhì)中，在相轉(zhuǎn)化過(guò)程中于聚合物/浴界面處與磺化聚醚砜進(jìn)行靜電相互作用，從而成功結(jié)合到膜結(jié)構(gòu)中。與未加CTBA的膜相比，該模對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有很強(qiáng)的抑菌效果。在連續(xù)進(jìn)行30天的滲透試驗(yàn)后，膜中仍保留96%的CTBA，薄膜的耐久性極佳，適合長(zhǎng)期使用。

Koulivand H等[21]使用水熱技術(shù)制備了抗菌氮摻雜炭點(diǎn)材料(NCD)，并通過(guò)相分離法獲得相應(yīng)的納米顆粒，添加到聚醚砜中制得了防污抗菌納米過(guò)濾膜。添加了NCD后的聚醚砜薄膜綜合性能明顯提高，對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌都有較好的抑制作用。

Mukherjee M等[22]采用丙烯酸接枝法將羰基引入到聚醚砜膜表面，并選擇性地將納米銀粒子浸漬在聚醚砜膜上。納米銀粒子浸漬的薄膜對(duì)大腸桿菌等細(xì)菌有很好的滅活效果，但納米銀粒子含量過(guò)高則會(huì)形成表面層，導(dǎo)致局部孔堵塞，影響其它性能。

除了上述的抗菌物質(zhì)外，研究證明其他殺菌組分如氧化石墨烯、碳納米管、抗微生物聚合物、季胺化合物等也能用于制備抗菌聚砜膜，尤其是季胺化合物抑菌效果好，對(duì)皮膚刺激性低且無(wú)毒低成本，具有巨大的應(yīng)用潛力。

聚砜分離膜不僅包括質(zhì)子、離子交換膜、抗菌膜，還有其他種類(lèi)，如可以分離CO2的氣體分離膜[23]，用于截留水份的聚芳醚砜多孔膜[24]等?？傊垌糠蛛x膜種類(lèi)多樣，功能各異，隨著改性的研究進(jìn)展，在未來(lái)的應(yīng)用范圍將會(huì)更加寬廣。

3.2 聚砜纖維

當(dāng)下，水污染和大氣污染是全球面對(duì)的嚴(yán)峻問(wèn)題，常規(guī)用于吸附處理的纖維材料存在機(jī)械強(qiáng)度低或不耐高溫、不耐腐蝕等一種或多種不足，而聚砜纖維的機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，可耐高溫，因此可用于腐蝕性或細(xì)菌性污水的處理，高溫尾氣的凈化等，是環(huán)境凈化和資源回收的黃金材料，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)聚砜纖維均有所研究。

王孝軍等[25]用溶劑溶解聚砜類(lèi)材料制成紡絲液，通過(guò)噴絲頭形成細(xì)流，并在細(xì)流表面形成微孔結(jié)構(gòu)。通過(guò)階梯升溫法去除溶劑，經(jīng)拉伸加熱使微孔消失，最終制得聚砜纖維。該發(fā)明結(jié)合了濕法紡絲和干法紡絲各自的優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)方法制得的聚砜纖維有更佳的機(jī)械和耐熱性能，可在205～280 ℃范圍內(nèi)使用，室溫拉伸強(qiáng)度為3.0～5.0 g/d。

周建龍等[26]通過(guò)熔融法對(duì)蘇威公司的聚亞苯基砜樹(shù)脂紡制加工制成了纖維材料，對(duì)其性能進(jìn)行了探索研究。實(shí)驗(yàn)表明，聚亞苯基砜樹(shù)脂溶解后黏度較小，可紡性較佳，斷裂強(qiáng)度最高超過(guò)3 cN/dtex，說(shuō)明機(jī)械強(qiáng)度較好，通過(guò)加工后纖維的熱分解溫度與原樹(shù)脂相差很小，熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異?？梢?jiàn)，聚亞苯基砜可制備成綜合性能優(yōu)異的纖維材料，應(yīng)用潛力巨大。

Kim S等[27]將陽(yáng)離子聚合物聚乙烯亞胺(PEI)作為涂層，并加入了滅活的大腸桿菌干燥粉末，制備了PEI涂層的聚砜-生物質(zhì)復(fù)合纖維，以從水中去除有害藻類(lèi)銅綠微囊藻。該纖維可使水中的銅綠微囊藻的密度明顯下降，并且吸附在纖維上的微生物很可能因?yàn)橐苿?dòng)受阻，無(wú)法獲得生存必須的能量而喪失了生物學(xué)活性，表明該纖維的去除效果極佳。

Nakamoto K[28]等將絲光沸石粉與聚醚砜-N甲基吡咯烷酮溶液混合，通過(guò)相變法制備了多孔聚醚砜復(fù)合纖維，絲光沸石粉體在較高的添加量下仍可以很好地嵌入聚醚砜支架中。該復(fù)合纖維熱穩(wěn)定性良好，對(duì)鎘、銅、鎳等重金屬離子尤其是鉛離子具有很強(qiáng)的吸附性作用。

3.3 聚砜復(fù)合材料

聚砜樹(shù)脂是熱塑性塑料，與熱固性聚合物相比，具有固化時(shí)間短、耐化學(xué)品性高、可回收性好、量產(chǎn)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，作為復(fù)合材料的基體受到了廣泛關(guān)注。聚砜樹(shù)脂通過(guò)與其他材料復(fù)合可進(jìn)一步提高產(chǎn)品的綜合性能和加工性能，以滿(mǎn)足使用要求。

楊碩等[29]研究了增韌劑(馬來(lái)酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)聚亞苯基砜復(fù)合材料的性能影響。玻璃纖維的加入使得聚砜材料的韌性急劇下降，通過(guò)熔融共混的方式在原復(fù)合材料中引入了增韌劑，明顯地提高了復(fù)合材料的韌性，當(dāng)增韌劑的加入量為20%時(shí)，復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度從8.5 kJ/m2提高到了14.2 kJ/m2，增韌劑的加入還提高了玻璃纖維與聚砜基體的界面結(jié)合作用。但同時(shí)增韌劑的加入會(huì)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯的不利影響。

屈舒等[30]利用具有多孔級(jí)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)吸附能力、耐熱的灌流硅膠微球與酚酞聚芳醚砜復(fù)合，以提升聚砜材料的耐熱性能。其機(jī)理是，高分子鏈進(jìn)入灌流硅膠微球的孔道內(nèi)，微球的氧化硅骨架耐熱性好，從而對(duì)高分子鏈的端基起到保護(hù)作用，提升整體材料的耐熱性能。結(jié)果表明，與未加入微球的材料相比，當(dāng)微球加入量為1%時(shí)，復(fù)合材料的熱分解結(jié)束溫度提升了41.29 ℃，表觀熱降解活化能提高了9.86%。

Chukov D I等[31]采用溶液浸漬法制備了斜紋纖維增強(qiáng)PSU基復(fù)合材料。由于其表面化學(xué)惰性和光滑性，碳纖維的潤(rùn)濕性和對(duì)聚合物的附著力較差。因此，為了改善纖維與基體的界面作用，采用熱氧化法對(duì)碳纖維進(jìn)行表面改性。結(jié)果表明，表面改性使碳纖維表面的功能成分發(fā)生明顯變化，提高了聚砜基復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。其中面內(nèi)剪切強(qiáng)度較未復(fù)合的材料提升了1.5倍以上，而復(fù)合材料可在130～140 ℃下安全使用。

4 結(jié) 語(yǔ)

特種工程塑料的生產(chǎn)使用量雖不及通用塑料，但其很多性能遠(yuǎn)勝于通用塑料，有著不可替代性。未來(lái)，隨著人類(lèi)在尖端領(lǐng)域的不斷探索和發(fā)展，特種工程塑料的重要性將日趨增加。作為特種塑料的重要品種之一，聚砜樹(shù)脂可制成薄膜、纖維、復(fù)合材料等，已在眾多領(lǐng)域包括高端領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但聚砜對(duì)于我國(guó)大部分的公司而言仍處于中試階段，產(chǎn)量嚴(yán)重不足，質(zhì)量仍待提高，還需要國(guó)家和企業(yè)的共同努力，才能盡快趕上國(guó)外先進(jìn)水平。