聚苯硫醚合成及抗氧化改性的研究.pdf

浙江理T大学硕士学位论文聚苯硫醚的合成及抗氧化改性研究摘要聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,简称PPS)具备优异的阻燃性、耐热性、耐化学腐蚀性、电绝缘性能和良好的力学性能,其使用量在工程塑料领域中排在第六位,是一种性能优异的特种工程塑料。聚苯硫醚广泛应用于汽车、电子电器、机械行业、石油化工、军工以及航空航天等领域,采用聚苯硫醚纺制成的耐高温、耐化学腐蚀、阻燃性较好(LOI>35) 的高性能纤维可应用于高温烟道除尘、消防隔热服等,是近几年发展较快的高性能纤维之一。但是,由于聚苯硫醚的分子结构特性,使它的抗氧性特别是抗热氧稳定性不佳,限制了它的应用范围和场所。因此,对聚苯硫醚进行抗氧改性研究具有很强的现实意义。本论文首先以对二氯苯和硫化钠为原料,(NMP)为溶剂,添加一定量的助剂和催化剂,通过缩聚反应制得高分子量的PPS树脂。然后采用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(RS)、广角X射线衍射(XRD)等测试方法,对合成树脂的结构进行表征: 利用差示扫描量热分析(DSC)和热重分析(TGA)对聚苯硫醚的热性能和热稳定性进行了研究;采用旋转流变仪对所合成的聚苯硫醚的流变性进行了研究。通过添加不同种类的抗氧体系,对合成的树脂进行抗氧改性研究,并利用差式量热扫描(DSC)仪和热重分析(TGA) 仪对树脂的抗氧性能进行测试。利用Kissinger法、。结果表明:聚合之前硫化钠的脱水很重要,必须严格控制结晶水含量;聚合反应要分成两个阶段,第一阶段在220℃保持3~4h,第二阶段在260℃保持2h:合成的聚苯硫醚树脂熔融温度(Tm)为285。C,具有较高的熔点;在氮气气氛中,最大分解速率下的分解温度为540℃,合成得到的产物热分解温度较高;通过X射线衍射分析,表明合成的聚苯硫醚是结晶性聚合物。通过红外光谱分析并结合拉曼光谱分析,所得聚合产物为典型的聚苯硫醚结构聚合物,。流变性能的测试结果表明,合成的聚苯硫醚具有较高的分子量。随着试验温度的升高, 聚苯硫醚的熔融粘度是先降低后升高,这是由于在起始的升温过程中,聚苯硫醚分子运动能力增大,熔体粘度降低,但随着温度的升高,即在高温下停留较长时间后,聚苯硫醚分子间发生氧化交联引起的粘度增量大于温度升高带来的粘度下降,综合表现出粘度的上升。将聚苯硫醚树脂与几种不同的抗氧剂实施共混改性,结果表明添加蒙脱土与抗氧剂浙江理工大学硕士学位论文 4426组成的复合抗氧剂,氧化诱导温度比纯树脂提高了近35"C,说明该复合抗氧剂能较好地提高聚苯硫醚树脂的抗氧性能。通过对纯聚苯硫醚和抗氧改性聚苯硫醚的热失重分析表明,在氮气气氛、恒速升温条件下,发生的是一步失重过程,其中最大失重发生在500~600℃之间,失重率为45%'-,50%。,但是随着降解度的升高,降解活化能先升高,然后趋于稳定。 之后,抗氧PPS的降解活化能比纯PPS的要高,说明经过添加抗氧剂处理后的PPS热降解的性能得到了提高。通过对纯PPS和抗氧PPS的热降解动力学机理的研究,确定纯PPS 和抗氧PPS的热降解动力学反应函数为S8函数,其热降解反应机理为相边界反应机理。根据确定的热降解速率方程,得出加入抗氧剂后,PPS树脂的热降解速率下降,%时,热降解活化能最高。关键词:聚苯硫醚;硫化钠;合成;抗氧改性;热降解动力学 n Study on thePreparation and Characterization Polyphenylene sulfide Abstract Polyphenylene sulfide(PPS)is anengineering plastics boasting excellentheatresistance,flame resistance,chemical resistance,electricaiinsulationand good mechanical properties,it ranksthesixthamong engineering iswideIv usedin automotive,electronics,machinery,petrochemical,military,and sulfidefiber,featured withheat