本文選題：聚苯硫醚(PPS) + 蒙脫土(MMT)��； 參考：《江南大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：聚苯硫醚(PPS)是一種具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性、良好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的機械性能及高性價比的半結(jié)晶型高性能熱塑性材料,由PPS制備的過濾材料廣泛應(yīng)用于高溫煙氣粉塵過濾等領(lǐng)域,但PPS較差的抗氧化性能嚴重制約了PPS濾料的使用壽命,因此對PPS進行抗氧化改性具有重要的科研意義和實用價值。本文利用層狀納米顆粒-蒙脫土(MMT)和石墨烯微片(GNPs)以及高聚物-聚偏二氟乙烯(PVDF)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的抗氧劑對PPS進行抗氧化改性探討,并對不同復(fù)合體系的PPS基復(fù)合材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)與性能進行了系統(tǒng)的研究與分析,在此基礎(chǔ)上提出了層狀納米顆粒改善PPS樹脂抗氧化性能的機理,為提高PPS的抗氧化能力和開發(fā)新型的耐氧化PPS濾料提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù),本課題的研究工作主要包括:1.納米MMT是一種常見的高性價比層狀納米顆粒,本文首先利用不同的有機改性劑對MMT進行有機改性提高其和PPS樹脂的相容性,通過測試分析篩選獲得層間距大且熱穩(wěn)定性良好的有機改性蒙脫土(Bz-MMT),然后利用熔融插層法與PPS熔融共混制備PPSBMx納米復(fù)合材料,并對復(fù)合材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)及性能進行系統(tǒng)研究,研究發(fā)現(xiàn)不同Bz-MMT含量下PPSBMx納米復(fù)合材料可形成剝離型、插層型或兩者共混的結(jié)構(gòu);添加少量的Bz-MMT即可顯著改善PPS的力學(xué)拉伸性能,PPSBM0.5納米復(fù)合材料的拉伸強度比純PPS樹脂提高了61.8%,并且還可以促進PPS基體結(jié)晶、提高結(jié)晶度和改善PPS基體的結(jié)晶完整度。同時,添加Bz-MMT也顯著提高了PPS基體的耐熱指數(shù)溫度(THRI),PPSBM0.5納米復(fù)合材料的THRI比純PPS樹脂提高了12.5℃,PPS的耐熱穩(wěn)定性得到顯著改善;抗氧化測試表明PPSBMx納米復(fù)合材料經(jīng)氧化處理后拉伸強度保持率高于純PPS樹脂,純PPS樹脂拉伸強度保持率僅為9.7%,PPSBM0.5的拉伸強度保持率可達49.4%,且添加Bz-MMT可在氧化處理過程中促使PPS分子鏈中亞砜基轉(zhuǎn)變?yōu)轫炕纬深惥鄯剂蛎秧拷Y(jié)構(gòu),顯著改善PPS基體的抗氧化能力。2.石墨烯是目前最薄的層狀納米顆粒,本文首先利用不同的功能化修飾劑對GNPs進行功能化修飾,通過熱穩(wěn)定性測試分析篩選得到熱穩(wěn)定性優(yōu)良的功能化石墨烯(BGN),然后利用熔融共混法與PPS制備PPSBGx納米復(fù)合材料,并對復(fù)合材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能進行了系統(tǒng)研究,研究發(fā)現(xiàn)添加少量的(0.5 wt.%)BGN可以獲得剝離型納米復(fù)合材料,當BGN的含量增大時會產(chǎn)生團聚;添加少量的BGN也可以顯著提升PPSBGx納米復(fù)合材料的力學(xué)拉伸性能,PPSBG1納米復(fù)合材料的拉伸強度比純PPS樹脂提高73.1%,并且少量BGN的添加也可促進結(jié)晶,增大結(jié)晶度和減少PPS基體結(jié)晶不完善部分。同時,添加BGN也顯著提高了PPS的THRI,PPSBG0.5納米復(fù)合材料的THRI比純PPS樹脂提高了12.8℃;抗氧化性能測試表明PPSBGx納米復(fù)合材料經(jīng)氧化處理后拉伸強度保持率也高于純PPS樹脂,純PPS樹脂拉伸強度保持率僅為9.7%,PPSBG1的拉伸強度保持率可達46.1%,且添加BGN也可在氧化處理過程中促使PPS分子鏈中亞砜基轉(zhuǎn)變?yōu)轫炕纬深惥鄯剂蛎秧拷Y(jié)構(gòu),改善PPS基體的抗氧化能力。3.基于Bz-MMT和BGN兩種層狀納米顆粒改善PPS抗氧化性能的測試分析,首次提出層狀納米顆粒改善PPS抗氧化性能的理論模型假說,一方面層狀納米顆粒促進PPS結(jié)晶提高結(jié)晶度,改善PPS的結(jié)晶完整程度,減少結(jié)晶缺陷,同時加之層狀納米顆粒自身的屏蔽阻隔作用,從而延緩熱量、氧化性物質(zhì)及氧化產(chǎn)物的傳遞進而延緩氧化速度,另一方面添加層狀納米顆粒可在氧化處理過程中促進PPS分子鏈中S元素轉(zhuǎn)變?yōu)轫炕?形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的類聚芳硫醚砜保護層延緩PPS基體內(nèi)部的進一步氧化。4.首次利用高聚物PVDF與PPS熔融共混制備PPS/PVDF共混物,并對共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)與性能進行了系統(tǒng)研究,研究發(fā)現(xiàn)PPS相與PVDF相的相容性較差,PVDF相以球形顆粒分散在PPS相中,PPS/PVDF共混物形成“海島”結(jié)構(gòu);添加低含量(5 wt.%)的PVDF可顯著提升PPS基體的力學(xué)拉伸性能,與純PPS樹脂相比拉伸強度提高了56.9%,PVDF的添加還可以提高PPS的結(jié)晶速率并改善PPS的結(jié)晶完整度,而PPS會促進PVDF的α晶相向β晶相轉(zhuǎn)變。同時,較低含量下(≤20 wt.%)的PVDF可顯著改善PPS的耐熱穩(wěn)定性,抗氧化性能測試表明添加PVDF可在PPS熔融加工階段顯著降低PPS的氧化程度。5.利用自制紡絲設(shè)備通過熔融紡絲法制備PPSBMx基和PPSBGx基復(fù)合熔紡纖維,并對熔紡纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、線密度、結(jié)晶度、拉伸性能和抗氧化性能進行了系統(tǒng)的研究分析,研究表明PPS基復(fù)合熔紡纖維表觀形態(tài)良好,表面光滑,纖維線密度差異小;添加Bz-MMT和BGN可提高熔紡纖維的結(jié)晶度和取向度,進而提高了熔紡纖維的拉伸斷裂強度。同時,PPS基復(fù)合熔紡纖維在90℃水浴中熱處理48h后,熔紡纖維發(fā)生再結(jié)晶導(dǎo)致纖維斷裂強度得到提升,抗氧化性能測試表明PPS基復(fù)合熔紡纖維經(jīng)過氧化處理后纖維斷裂強度保持率均高于純PPS熔紡纖維,Bz-MMT和BGN的添加顯著改善PPS基熔紡纖維的抗氧化性能。
[Abstract]:Polyphenylene sulfide ( PPS ) is a kind of semi - crystalline high - performance thermoplastic material with excellent chemical corrosion resistance , good thermal stability , excellent mechanical properties and high cost performance . The results show that the tensile strength retention of PPS is higher than that of pure PPS resin , and the tensile strength of PPS / PVDF composites is higher than that of pure PPS resin . The results show that PPS - based composite melt - spun fibers have good apparent morphology , smooth surface and low density of fibers . The results show that PPS - based composite melt - spun fibers have good apparent morphology , smooth surface and low fiber density .

【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ326.5

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