聚砜接枝共聚物对聚砜/纤维复合材料加工与性能的影响研究

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聚砜树脂(PSF)是一种具有优良的耐热性、尺寸稳定性以及优异的力学性能等优点的特种工程塑料,但其熔体粘度高,粘流温度高,加工成型困难。聚砜/纤维复合材料的性能比PSF更为优越,同时纤维的加入使得复合材料的熔体粘度增大,加工条件更苛刻,从而限制了复合材料的进一步发展与应用。因此降低聚砜/纤维复合材料的熔体粘度尤为重要。将适度支化的聚砜接枝共聚物作为改性剂加入复合材料中,可以达到既降低了聚砜/纤维复合材料的熔体粘度,提高了加工性,又保持了复合材料的性能。本文采用傅克酰基化方法,以无水AlCl3为催化剂,酰氯为酰化试剂,合成了一系列碳链长8C、接枝率不同的聚砜接枝共聚物PSF-g-8C(G8,G12,G16,G20)和一系列接枝率12%、碳链长不同的聚砜接枝共聚物PSF-g-C(C4,C6,C8,C10,C18),并利用红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)对聚砜接枝共聚物的结构进行表征。采用熔融共混工艺制备了GF/PSF、CF/PSF复合材料,将聚砜接枝共聚物加入到GF/PSF、CF/PSF复合材料中,制备了不同PSF-g-8C含量、不同PSF-g-8C接枝率的GF/PSF-g-8C/PSF复合材料和不同PSF-g-C含量、不同PSF-g-C碳链长的CF/PSF-g-C/PSF复合材料,利用熔融指数测定仪(MFR)、毛细管流变仪、热重分析仪、电子万能试验机以及场发射扫描电子显微镜(FESEM)对复合材料的流动性、热稳定性、力学性能以及复合材料拉伸断面的表面形貌进行表征。研究结果表明:聚砜接枝共聚物的加入,显著降低了PSF/GF、PSF/CF复合材料的熔体粘度,但复合材料的固有性能并未下降。20 wt.%纤维的加入,显著提高了PSF/GF、PSF/CF复合材料的耐热温度、力学强度与模量,但也使得PSF的熔融指数下降了3136%,在聚砜/纤维复合材料中加入不同含量聚砜接枝共聚物后,GF/PSF-g-8C/PSF和CF/PSF-g-C/PSF复合材料的熔融指数相比二元复合材料分别提高55101%和25120%,同时三元复合材料的热性能和力学性能也得到了较好的保持。
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