聚苯硫醚超细纤维的制备及形态结构研究.pdf

主题n高性能高分子材料2014年10月12—16日中国·成都DP-06聚苯硫醚超细纤维的制备及形态结构研究木万艳霞,朱志国掌,马萌,王锐,张秀芹,董振峰(北京服装学院材料科学与工程学院,服装材料研究开发与评价北京市重点实验室,北京,100029)聚苯硫醚(PPS)具有耐高温、耐化学药品、热稳定性好的性能,与其它耐高温材料相比,其成本较低,是高温化学品、烟尘、气体、废水等领域理想的过滤材料,在高温过滤袋等过滤除尘材料中具有明显优势,受到业界的普遍关注【l】。本文在课题组以前采用非相容聚合物体系熔融共混纺丝法制备聚合物超细纤维的基础上【21,以聚苯硫醚(PPS)和聚丙烯(PP)作为非相容聚合物体系,熔融共混纺丝,然后将PP用高温二甲苯溶除,获得PPS的超细纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)观察纤维形貌,并利用热重分析仪(1’G)、x射线衍射仪(Ⅺ①)及红外分光谱仪(FTIR)分析PPS超细纤维的热性能和结晶性能。(d'—.s譬扣峨∞(t),奠订肾《,3,(f)霸悠摩po急∞图1不同共混比例的PPS/PP共混纤维的SEM图1是不同共混比例(40/60"70/30,PPS/PP)的共混纤维脆断面的电镜图,可以看出,PPS含量低于60%时,共混中两相界面清晰,共混物表现为典型的两相海岛结构,其中PP为连续相(海相),PPS为分散相(岛相)。随着PPS含量的增加,分散相的直径逐渐增大。当共混纤维中PPS含量达到65%时,PPS相开始出现凝聚现象,并且出现了少量的相转变现象;继续增加PPS含量到70%时,共混物的相结构发生明显变化,典型的两相结构变成了双连续结构或者出现局部相反转。一般情况下,当共混组成对称或接近对称时,共混物会形成双相共连续结构,这种结构又称“”结构。进一步增大PPS的含量,使岛相的粘度远远大于海相,共混体系出现海岛反转【3卅现象,即原来的分散相PPS变成连续相,原来的连续相PP变成分散相。从共混纤维的断面形貌分析可以得出,当PPS的含量大于60%时,共混体系中PPS通讯作者:朱志国,E-mail:******@—16日中国·成都不再呈现出典型的岛相结构,不利于后续的溶解剥离法获得完全的PPS超细纤维。y?、ry’÷j图2不同共混比例的PPS超细纤维SEM形貌不同共混比例的PPS超细纤维SEM形貌如图2所示,可以看出当PPS的含量在30~60%时,PPS/PP共混纤维中连续相PP可以被完全溶除掉形成PPS超细纤维。但是,随着PPS含量的增加,超细纤维的平均直径从228nm增至408nm,直径分布范围从106~244nm增至176~807nm。究其原因,主要是由于共混纺丝时增加了分散相PPS的含量,使得海岛结构中岛相粒子数目增多,在熔融共混挤出时,岛相粒子相互碰撞的几率增大,发生粒子聚集的倾向或几率会随之增加,导致岛相粒子直径变大,直径分布变宽,而这种在共混物形态上的变化也会直观地体现在剥离后的纤维尺寸上来。Temperature/。C图3PPS的TG图在氮气条件下对不同的PPS样品进行了热稳定性测试,从图3可以看出,PPS原料切片热稳定性最好,起始分解温度为448。C;PPS纤维起始分解温度为439。C,略低于纯PPS原料切片;PPS超细纤维热稳定性相对较差,起始分解温度为364℃,虽然PP