聚苯硫醚砜的热老化.pdf

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1、第2O卷第1期高分子材料科学与工程VO1.2ONO.12OO4年1月POLYMERMATERIALSSIENEANDENGINEERING]an.2OO4=============================================================聚苯硫醚砜的热老化王华东杨杰邹萍龙盛如杜宗英(四川大学分析测试中心四川成都61OO64)摘要:采用热分析的方法对高性能材料聚苯硫醚砜(PPSS)在氮气气氛和空气气氛中的热老化寿命进行了研究O通过Kissinger方法分别求得材料在氮气中的活化能为E=214.24k]/mO1在

2、空气中的活化能E=258.64k]/mO1由Oats-Redfern法确定了材料在氮气和空气中热分解的第一个阶段都为一级反应并根据Dakin提出的经验关系式作出老化寿命曲线由此得出聚苯硫醚砜(PPSS)在氮气气氛和空气气氛中使用十年的上限温度为254C和388CO关键词:聚苯硫醚砜9热分析9活化能9热老化寿命中图分类号:T326.5文献标识码:A文章编号:1OOO-7555(2OO4)O1-O153-O4聚苯硫醚砜(PPSS)作为聚苯硫醚(PPS)和硫化钠经缩聚反应制得粗产品用热水洗涤的结构改性树脂是一种全新结构的高性能材数次在索氏提取器中用去离

3、子水抽提4Oh料它是在聚苯硫醚主链结构中引入了强极性再用丙酮抽提24h于12OC14OC干燥48的砜基(-SO2-)由于砜基与硫原子之间有h得到纯化产品其溶液粘度为O.35dL/g(温一定的配位作用使得新树脂分子之间的作用度3OC溶剂为苯酚/四氯乙烷按3/2的质量力大大增强O这种结构决定了聚苯硫醚砜是一百分比配制)[2]O种玻璃化温度很高(Tg=215C)的非结晶性聚1.2测试合物同时也是一种抗冲击~抗弯曲性能优异的热分析用DupOnt公司21OO型热分析仪O韧性材料O聚苯硫醚砜在保持聚苯硫醚良好的样品量(1O.OjO.1)mg氮气和空气气氛9升

4、热稳定性~阻燃性~耐磨~耐化学腐蚀性及力学温速率分别为5C/min1OC/min2OC/和电学等性能的同时其玻璃化温度达215Cmin4OC/min氮气和空气的流速为5OmL/比PPS高125C热变型温度为19OC比minOPPS高55C因而PPSS具有比PPS更优良的耐热性[1]2结果与讨论OPPSS复合增强料在高温下有远优于2.1材料的热老化寿命与动力学的关系PPS的强度保持率同时PPSS的阻燃性能也材料在高温下长期使用性能逐渐下降是优于PPS因而PPSS比PPS更适合用作耐高因为在光和热的作用下发生了热降解~交联等温复合材料O本文从耐高温材

5、料的研制~加工~化学反应的结果所以热老化寿命的实质是老开发应用的角度出发探讨了PPSS的热老化化速度的快慢即反应动力学的问题O通常材料作用进而推算出其热老化寿命O在较低温度下的寿命往往很长但是我们可以1实验部分动力学的方法快速推算出材料的热老化寿命以便评估其使用极限ODakin[3]提出了一个简单的1.1样品聚苯硫醚砜(PPSS):由44/-二氯二苯砜经验关系式:收稿日期:2OO3-O4-O29修订日期:2OO3-O6-O3基金项目:十五863资助项目作者简介:王华东(1978-)男硕士.联系人:杨杰.4高分子材料科学与工程2OO4年lgZ=cT

6、-J()括了热氧化交联和热氧化降解两种竞争的反式中:Z温度T时的寿命;c和J常数O应:热氧化交联导致聚合物分子链之间的连接该关系式已经被大量的实验所证实参数c~J使得聚合物分子量增加~分解活化能增大而热可以通过热分解反应的关系式求出O氧化降解即是材料的燃烧过程导致聚合物分子量的降低;空气中在对PPSS进行降解测试的初温范围内(min时OO2O)存在有样品随温度升高质量逐渐增加的现象这是因为在空气气氛中PPSS分子链之间发生了氧化交联反应并导致PPSS在空气气氛中的起始分解温度比氮气气氛中高的结果;当PPSS的降解在较低温度范围内(min时4..3

7、;2Omin时4.447.)时反应主要是主链的裂解和热fig.1TGcurvesofPPSSinnitrogen氧化交联的竞争过程即在材料的热分解过程:min;:Omin;:2Omin;0:中由于空气中氧的存在而使聚合物之间形成了4Omin.部分稳定的交联结构因而在热失重图谱上形成了一个失重减缓的区域;随着温度的进一步升高热分解和热氧化降解同时进行导致了PPSS的进一步分解和燃烧使得PPSS的失重率接近OO%O深入的分解反应机理目前正在进一步的研究之中O本文以材料失重%作为寿终的指标所以选择PPSS在空气中的第一个阶段热分解过程作为研究对象O2.

8、3热分解反应的活化能和反应级数fig.2TGcurvesofPPSSinair2.3.1通过Kissinger方法求出热分解反应的:B;