短切玻纤增强聚苯硫醚复合材料的制备与性能研究

摘要

本文利用熔融共混的方法制备了玻璃纤维（GF）增强聚苯硫醚（PPS）复合材料，研究了聚苯硫醚树脂种类、增强纤维种类、玻璃纤维用量、硅烷偶联剂种类、填料种类和晶须用量对复合材料力学性能的影响；采用差示扫描量热仪（DSC）考察了PPS/GF复合材料的非等温结晶行为；并用毛细管流变仪对PPS/GF/晶须复合材料的流变行为进行了表征。
　　研究结果显示，增强纤维选用玻璃纤维时增强效果较好，随着玻璃纤维用量的增加，PPS/GF复合材料的弯曲强度、拉伸强度、悬臂梁缺口冲击强度、悬臂梁无缺口冲击强度、负荷变形温度和起始分解温度逐渐增大。硅烷偶联剂KH560处理玻璃纤维对PPS/GF复合材料的改性效果明显。当玻璃纤维用量为40％时，复合材料的拉伸强度为154MPa，弯曲强度达到了270MPa，悬臂梁缺口冲击强度为8.6kJ/m2，悬臂梁无缺口冲击强度为35kJ/m2，负荷变形温度为152℃。
　　通过DSC对PPS/GF复合材料的结晶行为进行分析发现，随着降温速率的增加，PPS/GF复合材料的结晶峰逐渐向低温方向偏移；半结晶时间（t1/2）逐渐减小，结晶速率加快；半峰宽逐渐增大，晶粒尺寸分布不均匀。Ozawa法和R-t法可以较好地分析PPS/GF复合材料的非等温结晶动力学。
　　对比不同填料在PPS/GF=60/40体系中的增强效果，发现1＃晶须的补强效果较好。随着晶须用量的增加，PPS/GF/晶须复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均呈现先增加后降低的趋势，负荷变形温度呈现逐渐降低的趋势。通过热失重（TGA）分析可以看出，随着晶须用量的增加，PPS/GF/晶须复合材料的分解温度逐渐升高。通过DSC分析可以看出，当晶须用量较少时，结晶峰移向高温方向，但晶须用量大于20phr时，结晶峰略向低温方向偏移。
　　毛细管流变仪研究发现，PPS/GF复合材料的粘度随着剪切速率的增大而逐渐降低，呈现出明显的“剪切变稀”行为。随着玻璃纤维用量的增加，PPS/GF复合材料的粘度逐渐升高，非牛顿指数n逐渐降低。当实验温度和剪切速率相同，晶须用量为5phr时，PPS/GF/晶须复合材料的粘度最低，复合材料的结构粘度指数较高，材料的纺丝加工性能较好。随着晶须用量的继续增加，复合材料的粘度逐渐升高。随着实验温度的升高，PPS/GF/晶须复合材料的粘度逐渐降低。在310℃～315℃时复合材料的结构粘度指数下降幅度最小，该温度范围下熔体流动最稳定。

目录

符号说明

1文献综述

1.1 PPS发展历史和市场情况

1.2 PPS简介

1.3 PPS复合材料的研究进展

1.4 玻璃纤维简介及其表面处理

1.5 创新点

2 玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料的性能研究

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

3 聚苯硫醚/玻璃纤维复合材料非等温结晶性能研究

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

4 晶须增强聚苯硫醚/玻璃纤维复合材料的性能研究

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

5 聚苯硫醚/玻璃纤维/CaSO4晶须复合材料流变性能的研究

5.1 实验部分

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

6 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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