聚苯硫醚树脂热氧交联行为研究

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1、聚苯硫醚树脂热氧交联行为研究刘保英1牛鹏飞1王孝军2*杨杰2，3*通信联系人：杨杰，E-mail：ppsf@scu.edu.cn王孝军，E-mail：wangxj@scu.edu.cn1四川大学高分子科学与工程学院四川成都，6100642四川大学材料科学技术研究所四川成都，6100643四川大学高分子材料工程国家重点实验室四川成都，610065摘要：聚苯硫醚[Poly(phenylenesulfide),PPS]具有优良的热稳定性、成型加工性及机械性能等，广泛应用于航空航天、汽车、化工等领域。然而PPS树脂经高温热处理可发生大分子反应，产生支

2、化甚至交联结构，过度交联不利于PPS的加工成型及材料性能的提高。本文通过平板流变、傅里叶红外光谱（FI-IR）、差示扫描量热仪（DSC）对空气和氮气氛围不同温度下PPS的流变性能、结构变化及结晶性能进行了探索。结果发现：在空气氛围和氮气氛围下，PPS均会发生交联，且随着温度的升高，分子链的交联速度加快；氧的存在对PPS交联具有促进作用。红外光谱显示：交联前后PPS的基本结构并未发生改变,但交联后亚甲基的对称伸缩振动（νS(-CH2)，2850cm-1）和反对称伸缩振动（νaS(-CH2)，2925cm-1）及羰基（1730cm-1）吸收峰的出

3、现说明PPS经高温热处理后发生了热氧化交联，同时交联发生在苯环上。DSC结果显示：PPS结晶度随着热处理温度的升高而降低，玻璃化转变温度（Tg）较未经热处理PPS树脂升高，熔融温度（Tm）、结晶温度（Tc）较未经热处理PPS树脂降低，也说明PPS经过不同热处理后分子链发生交联。关键词：聚苯硫醚热处理交联行为聚苯硫醚树脂热氧交联行为研究刘保英1牛鹏飞1王孝军2*杨杰2，3*通信联系人：杨杰，E-mail：ppsf@scu.edu.cn王孝军，E-mail：wangxj@scu.edu.cn1四川大学高分子科学与工程学院四川成都，6100642四

4、川大学材料科学技术研究所四川成都，6100643四川大学高分子材料工程国家重点实验室四川成都，610065关键词：聚苯硫醚热处理交联行为聚苯硫醚[Poly(phenylenesulfide),PPS]，又被称为聚苯撑硫醚、聚次苯基硫醚，其结构式为：由于结构组成的特殊性及分子链结构的刚性使得其具有优良的机械性能、热稳定性、成型加工、化学稳定性。PPS于20世纪70年代开始工业化生产，目前已成为第一大特种工程塑料，广泛应用于电子电器、汽车、化工和航空航天等各个领域[1-2]。然而PPS树脂在经过空气中热处理可发生大分子反应，使分子量增大，同时产生

5、支化甚至交联结构[3-5]。高温下会出现过度热氧交联和降解，不利于加工成型及材料性能的提高，因此关于聚苯硫醚的热处理问题是决定这种材料性能的关键。本文通过研究PPS树脂的热氧交联行为，以期找出最佳热处理温度，进而指导PPS成型加工工艺。通过对PPS树脂在空气、氮气氛围中300℃、320℃、340℃、360℃不同温度下流变行为分析表明：无论在空气还是氮气中，PPS的储能模量和耗能模量及熔体剪切粘度随时间都呈现升高的趋势。这说明无论是否有O2存在，在高温下，PPS都会发生交联。当样品的储能模量（G’）和耗能模量（G”）随时间扫描到某一时刻时，G’

6、与G”相等，随后G”大于了G’。当G’=G”时，可以看做，这一时刻达到了树脂交联的凝胶点（Pc）。表1给出了不同温度条件下，PPS达到凝胶点Pc所需要的时间（Gc）。从表中可以看出，无论是在空气还是氮气氛围中，树脂达到凝胶点所需要的时间都随温度的升高而缩短，这是因为温度越高，聚合物分子链之间的反应活性较高，反应速率加快。同时我们发现，在相同温度条件下，在空气氛围达到凝胶点所需的时间远小于在氮气氛围所需的时间，这就说明在高温下，氧气的存在可以促进分子链之间的交联反应的进行，从而加快PPS分子链的交联行为。显然，交联对PPS的加工影响是比较大的，

7、对其交联的研究有助于我们更好的选择PPS的加工工艺，同时也可对PPS交联进行研究以达到改性的目的。Table1．Geltime(Gc)ofPPSmesuredbyrheometryatdifferenttemperaturebothinair/nitrogenatmosphereTemperature/℃300320340360Gc/min(Air)7629157Gc/min(N2)>200944825通过对320℃热处理1h前后的试样表面进行傅立叶红外光谱分析我们发现：交联前后PPS的基本结构并未发生改变,但交联后出现亚甲基的对称伸缩振动（

8、νS(-CH2)，2850cm-1）和反对称伸缩振动（νaS(-CH2)，2925cm-1），并在1730cm-1处出现羰基吸收峰。这说明PPS树脂经高温热处理后发