稀土和碳纤维改性聚苯硫醚.ppt
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1、聚苯硫醚聚苯硫醚参考文献参考文献*稀土稀土纳米母粒纳米母粒改性聚苯硫醚复合材料的改性聚苯硫醚复合材料的研究研究*聚聚苯硫醚苯硫醚四氧化三铁四氧化三铁复合材料复合材料的力学的力学和磁和磁性性能能*增增韧韧PPSPPSPA46PA46合金合金的性能与微观结构的性能与微观结构研究研究*碳纤维碳纤维织物织物增强聚苯硫醚复合材料的制备及增强聚苯硫醚复合材料的制备及性能性能*长纤维长纤维增强聚苯硫醚的研究增强聚苯硫醚的研究进展进展*聚聚苯硫醚的应用与市场苯硫醚的应用与市场展望展望稀土纳米母粒改性聚苯硫稀土纳米母粒改性聚苯硫醚复合材料的研究醚复合材料的研究摘要摘要 采用采用稀土表面改性剂稀土表面改性剂对对纳
2、米碳酸钙纳米碳酸钙进行表面改性进行表面改性并表征;考察了并表征;考察了稀土纳米母粒含量稀土纳米母粒含量对聚苯硫醚对聚苯硫醚加工加工性能性能和和力学性能力学性能的影响。研究了聚苯硫醚纳米母的影响。研究了聚苯硫醚纳米母粒玻纤粒玻纤(GF)(GF)复合材料的力学性能、电性能及微观复合材料的力学性能、电性能及微观结构结构。结果结果表明:表明:经稀土经稀土表面改性剂处理制备的稀土纳表面改性剂处理制备的稀土纳米母粒加入量及复合材料制备工艺对复合材料的米母粒加入量及复合材料制备工艺对复合材料的加加工性能和力学性能工性能和力学性能有较大的有较大的影响影响;随着稀土纳米母;随着稀土纳米母粒含量的增加,复合材料的
3、粒含量的增加,复合材料的力学性能力学性能呈先增加后降呈先增加后降低的趋势,其低的趋势,其电绝缘性能电绝缘性能也得到一定程度的也得到一定程度的提高。提高。背景知识背景知识 无机无机填料尤以填料尤以纳米材料独特的小尺寸效应纳米材料独特的小尺寸效应及表面效应及表面效应等特性备受关注。但同时也因等特性备受关注。但同时也因粒粒度小,表面能高,极易团聚而在树脂基体中度小,表面能高,极易团聚而在树脂基体中分散不均匀影响界面结合强度分散不均匀影响界面结合强度。纳米碳酸钙。纳米碳酸钙的表面改性研究希望通过对纳米碳酸钙的的表面改性研究希望通过对纳米碳酸钙的表表面改性面改性实现与树脂基体的化学键结合,通常实现与树脂
4、基体的化学键结合,通常是以氢键方式结合。是以氢键方式结合。本文本文采用稀土表面改性剂对纳米碳酸钙进采用稀土表面改性剂对纳米碳酸钙进行表面处理,行表面处理,由于稀土元素原子的价电子层由于稀土元素原子的价电子层结构有许多空轨道,容易接受多种多个配体结构有许多空轨道,容易接受多种多个配体提供的孤对电子提供的孤对电子形成配位键形成配位键。配位键的键能配位键的键能远大于范德华力远大于范德华力。因此,稀土。因此,稀土表面改性剂表面改性剂除除具有常规的具有常规的偶联作用偶联作用外,还可能外,还可能在无机在无机粉体粉体、基材树脂、阻燃剂和其他添加剂之间形成以基材树脂、阻燃剂和其他添加剂之间形成以稀土元素稀土元
5、素为中心的多向配位结合为中心的多向配位结合,使得配方,使得配方组分间的组分间的相容性相容性和配伍性得以同步提高,导和配伍性得以同步提高,导致复合材料性能致复合材料性能全面提升全面提升。原料与仪器原料与仪器原料:原料:聚聚苯硫醚苯硫醚 纳米碳酸钙:粒径分布纳米碳酸钙:粒径分布404060 60 nmnm马来酸马来酸酐接枝酐接枝SEBS SEBS 聚乙烯聚乙烯 稀土稀土表面表面改性剂改性剂玻璃纤维玻璃纤维仪器:仪器:高混高混机机 密炼机密炼机 双螺杆挤出机双螺杆挤出机 注塑机注塑机 击穿电压击穿电压测试测试仪仪 高高阻阻计计 全自动扫描电子显微镜全自动扫描电子显微镜 傅立叶傅立叶变换红外光谱仪变换
6、红外光谱仪(IR(IR)制备工艺制备工艺1.1.纳米纳米碳酸钙的稀土表面改性剂碳酸钙的稀土表面改性剂处理处理纳米碳酸钙纳米碳酸钙 120120烘箱热处理烘箱热处理2 2 h h高速混合机低速搅拌高速混合机低速搅拌30 s30 s,预分散,预分散,加入稀土表面改性剂加入稀土表面改性剂8585高速搅拌高速搅拌10 min10 min,使使纳米纳米碳酸钙充分碳酸钙充分表面改性表面改性,增强,增强纳米材料与基体纳米材料与基体树脂的亲和力。树脂的亲和力。2.2.稀土稀土改性纳米母粒的制备改性纳米母粒的制备按一定质量分数将经稀土表面改性剂处理的纳米按一定质量分数将经稀土表面改性剂处理的纳米碳酸钙与聚乙烯树
7、脂载体、马来酸酐接枝碳酸钙与聚乙烯树脂载体、马来酸酐接枝SEBSSEBS共共混、挤出、造粒制备成纳米母粒。混、挤出、造粒制备成纳米母粒。1.1.纳米纳米碳酸钙的稀土表面改性剂碳酸钙的稀土表面改性剂处理处理纳米碳酸钙纳米碳酸钙 120120烘箱热处理烘箱热处理2 2 h h高速混合机低速搅拌高速混合机低速搅拌30 s30 s,预分散,预分散,加入稀土表面改性剂加入稀土表面改性剂8585高速搅拌高速搅拌10 min10 min,使使纳米纳米碳酸钙充分碳酸钙充分表面改性表面改性,增强,增强纳米材料与基体纳米材料与基体树脂的亲和力。树脂的亲和力。2.2.稀土稀土改性纳米母粒的制备改性纳米母粒的制备按一
8、定质量分数将经稀土表面改性剂处理的纳米按一定质量分数将经稀土表面改性剂处理的纳米碳酸钙与聚乙烯树脂载体、马来酸酐接枝碳酸钙与聚乙烯树脂载体、马来酸酐接枝SEBSSEBS共共混、挤出、造粒制备成纳米母粒。混、挤出、造粒制备成纳米母粒。3.PPS3.PPS与稀土改性纳米母粒的混合与稀土改性纳米母粒的混合将稀土改性纳米母粒分别以将稀土改性纳米母粒分别以5 5、1010、2020、3030(质量分数质量分数)与与PPSPPS称量混合后,加人高速混称量混合后,加人高速混合机搅拌合机搅拌5 min5 min后后得到得到PPSPPS与与稀土改性纳米母粒的混稀土改性纳米母粒的混合物。合物。4.4.造粒造粒及注
9、塑及注塑双螺杆挤出造粒双螺杆挤出造粒:熔熔体温度体温度290 290,熔体熔体压力压力1.3MPa1.3MPa。注塑机注射成型注塑机注射成型:注塑注塑温度温度280280、290290、280280、251251,注塑压力,注塑压力56 56 MPaMPa,模具温度,模具温度8585 。结论结论1 1)利用自制稀土表面改性剂改性纳米碳酸钙可利用自制稀土表面改性剂改性纳米碳酸钙可形成牢固形成牢固的化学键的化学键,再与聚乙烯树脂载体、马来酸,再与聚乙烯树脂载体、马来酸酐接酐接枝枝SEBSSEBS共混制备纳米母粒粒径均匀分布主要共混制备纳米母粒粒径均匀分布主要在在300300500 nm500 nm
10、无团聚现象无团聚现象。2)2)稀土改性纳米母粒有效改善了稀土改性纳米母粒有效改善了PPSPPS的的加加工工性能性能和力学和力学性能性能。3)3)稀土改性纳米母粒稀土改性纳米母粒的的含量含量对复合材料的对复合材料的力学性能力学性能影响影响很大,且很大,且随纳米母粒含量的增加随纳米母粒含量的增加复合材料的复合材料的力学性能成力学性能成先增加后降低的趋势。先增加后降低的趋势。4)4)从力学性能来看,从力学性能来看,PPSPPS纳米母粒复合材料纳米母粒复合材料中引入中引入玻玻纤,材料的力学性能将得到一定程度的提高纤,材料的力学性能将得到一定程度的提高,且,且电绝缘电绝缘性能也有所提高,可进一步扩大性能
11、也有所提高,可进一步扩大PPSPPS复合材料复合材料的应用范的应用范围。围。碳纤维织物增强聚苯硫醚复合碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备及材料的制备及性能性能摘要摘要采用采用薄膜叠压法薄膜叠压法制备碳纤维织物增强制备碳纤维织物增强聚聚苯硫醚苯硫醚(CFF(CFFPPS)PPS)复合材料层压板,研复合材料层压板,研究了究了热压温度,热压热压温度,热压压力压力和热压时间和热压时间对对复合材料层压板力学性能的影响,确定复合材料层压板力学性能的影响,确定了制备了制备CFFCFFPPSPPS复合材料的理想工艺复合材料的理想工艺参参数数.背景知识背景知识 连续连续纤维增强纤维增强热塑性热塑性树脂基树脂基
12、复合材料与复合材料与热固性热固性树脂基树脂基复合材料复合材料相比:相比:较好的耐湿热性;较好的耐湿热性;制件可制件可重复加工、回收利用;重复加工、回收利用;可快速成型且可快速成型且成型方法多样;成型方法多样;预浸预浸料可长期料可长期保存保存。然而,。然而,由于热塑性树脂由于热塑性树脂基体的基体的加工温度高、黏度加工温度高、黏度大大,给生产带来不便。给生产带来不便。本本研究通过薄膜叠压法制备了研究通过薄膜叠压法制备了CFFCFFPPSPPS复合复合材料材料预浸料预浸料,然后将多层预浸料热压成型,制,然后将多层预浸料热压成型,制作出性能优异作出性能优异的的CFFCFFPPSPPS复合材料层压板复合
13、材料层压板。结论结论(1)(1)通过优化工艺参数,制备了性能优异的碳纤维通过优化工艺参数,制备了性能优异的碳纤维织织物增强物增强聚苯硫醚复合材料层压板,聚苯硫醚复合材料层压板,可见用薄膜叠压可见用薄膜叠压法法制备制备CFFCFFPPSPPS复合材料层压板是完全可行的。复合材料层压板是完全可行的。确确定了理想的定了理想的加工加工窗口为热压温度窗口为热压温度320320330330,热,热压压力压压力0 015150 02MPa2MPa,热压,热压时间时间8 810min10min。(2)(2)随着热压温度的升高,随着热压温度的升高,材料的性能呈上升趋势,材料的性能呈上升趋势,但但超过超过3203
14、20后后这种趋势减缓这种趋势减缓,温度继续升高,温度继续升高PPSPPS将将迅速交联迅速交联影响影响材料性能。但不同交联程度对拉伸性材料性能。但不同交联程度对拉伸性能和弯曲、层间能和弯曲、层间剪切性能剪切性能的影响不尽相同的影响不尽相同。长纤维增强聚苯硫醚的研究长纤维增强聚苯硫醚的研究进展进展背景知识背景知识 虽然虽然聚苯硫醚具有众多优点,但未增强改性聚苯硫醚具有众多优点,但未增强改性的的聚苯聚苯硫醚树脂的硫醚树脂的拉伸强度、弯曲强度拉伸强度、弯曲强度仅属中仅属中等水平,等水平,而且而且聚苯硫醚主链上含有大量苯环,聚苯硫醚主链上含有大量苯环,材料的伸长率和材料的伸长率和冲击强度冲击强度也较低也
15、较低。由于由于聚苯硫聚苯硫醚主链醚主链上硫原子含有孤对电子上硫原子含有孤对电子,使,使得得聚苯硫醚与玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等聚苯硫醚与玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等纤维材料具有较好的纤维材料具有较好的亲和力亲和力,而且纤维增强聚,而且纤维增强聚苯硫醚复合材料能使其在保持苯硫醚复合材料能使其在保持良好良好阻燃性和耐阻燃性和耐介质性的同时,进一步提高其介质性的同时,进一步提高其力学性能力学性能、耐热、耐热性和性和刚度。刚度。随着随着树脂中纤维长度树脂中纤维长度增加,则纤维拔出消耗更多增加,则纤维拔出消耗更多的能量,故有利于的能量,故有利于冲击强度冲击强度的提高的提高。长纤维长纤维增强聚苯硫醚表现
16、出比普通的增强聚苯硫醚表现出比普通的短纤维短纤维增强增强聚苯硫醚更佳的性能,聚苯硫醚更佳的性能,可提高刚性、可提高刚性、压缩强度压缩强度、弯曲强度、耐蠕变性。弯曲强度、耐蠕变性。另一另一个特点个特点是是冲击强度冲击强度成成倍提高倍提高。因此。因此,长纤维增强聚苯硫醚模塑制品与,长纤维增强聚苯硫醚模塑制品与短纤维短纤维增强聚苯硫醚的同样模塑制件相比,增强聚苯硫醚的同样模塑制件相比,各向各向同性同性程度程度较高,平直度较好,翅曲较小较高,平直度较好,翅曲较小。纤维增强聚苯硫醚的制备纤维增强聚苯硫醚的制备 长纤维长纤维增强增强聚苯硫醚照聚苯硫醚照其工艺的不同可以其工艺的不同可以分为分为粉体法、熔体包
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- 稀土 碳纤维 改性 聚苯硫醚
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