聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的相容性和力學性能研究

徐道祥（安徽省池州市池州學院,安徽　池州　247100）

聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的相容性和力學性能研究

徐道祥
（安徽省池州市池州學院,安徽池州247100）

本文對聚醚醚酮（PEEK）/聚苯硫醚（PPS）共混體系的加工流變行為進行了研究，分析了共混體系在不同狀態下的相容性以及力學性能，實驗結果表明在PEEK中加入PPS后對于共混體系的流動性有了顯著的改善，但是在固態條件下仍然會呈現相分離狀態。

聚醚醚酮；聚苯硫醚；相容性

聚醚醚酮（PEEK）作為耐熱性能最優異的熱塑性樹脂，擁有著良好的綜合電性能和力學性能，但是它也有缺點就是其熔融溫度高達334℃，同時在融融狀態下粘度很大，不利于成型加工。聚苯硫醚（PPS）雖然有良好的阻燃性和耐化學腐蝕性，同時在高溫下依然十分穩定，具有良好的電性能和力學性能，但是其具有韌性較差、脆性大的特點，這給其應用帶來了限制。現在已經有研究將PPS和其他難加工的熱塑性工程塑料混合使用，用PPS的優良熔融加工性能來對后者的熔融加工性能進行改善。PEEK和PPS共混能得到性能更加優良的共混材料，既可以讓PPS增強韌性，同時還可以使PEEK具有更好的流動性，所以目前聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系已經得到了更多的重視。

1　實驗部分

1.1實驗的原材料

選用吉大高新科技有限公司生產的聚醚醚酮（PEEK），材質為粉料，38Q；選用自貢晨鶴特種工程塑料有限公司生產的聚苯硫醚（PPS），材質為白色粉料，S-3Q；同時還有美國Fortafilfiber公司生產的碳纖維（CF），FORTAFIL219.

1.2實驗過程

首先將配比好的干燥的PEEK和PPS放入轉矩流變儀中進行熔融共混，同時對混合時間、溫度以及轉矩流變數據進行自動記錄，待其達到平衡扭矩后便可獲得熔融共混體系。然后進行壓模過程，使共混體系成為20mm×2mm的圓片并進行平行板應力流變實驗，對共混體系在不同溫度和頻率下的動態粘彈相應進行測試，并得出相應的數據信息。

2　結果與討論

2.1聚醚醚酮/聚苯硫醚加工流變行為

圖一為聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的轉矩變化情況，由此我們可以看出共混體系的流動性在PPS的質量分數低于10%的情況下是保持著一種相對穩定的狀態的，流動性幾乎沒有出現變化；但是當超過某一個臨界點后平衡轉矩出現了變化，呈現階梯狀下降的規律，加工性能得到了明顯的改善；而當持續了一段時間之后，共混體系的平衡轉矩又因為熱交聯反應而逐漸上升。聚合物之間的熔體粘度、分子間的相互吸引力和分子之間的纏結作用都可以通過動態轉矩反映出來。理想的共混體系剪切粘度的對數加和公式如下：

2.2聚醚醚酮/聚苯硫醚的動態粘彈行為

共混體系的相容性往往受到共混溫度和兩相質量比的影響，C?D?Han等人提出共混物是否相容的判斷依據，即：用儲能模量和損耗模量繪制出雙對數坐標圖，若共混物相容的，那么這個共混物的曲線斜率一致性較好，但是曲線與共混物的原本組成部分沒有關系；若共混物不相容，那么曲線就對共混物的原本組成物質有較大的依賴性。350℃條件下聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的動態模量關系如圖三所示，通過圖三我們可以看出，在聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系中，儲能明模在這量個和溫損度耗條模件下量此共的混雙體對系數的曲相線容斜性率是具比有較良良好好的的一。致性，這就表

聚醚醚酮/聚苯硫醚固態共混體系的損耗因子如圖四所示，通過圖片我們可以看出，共混體系哪怕組成不同，但是都會具有兩個分離的tgδ轉變峰，兩峰均處在靠近PEEK和PPS的Tg的位置，同時tgδ峰值哪怕不同組分，也都是和其含量相互影響的，含量增加則tgδ峰值也會呈規律性增加。所以我們可以得知，在固態條件下聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的兩相相容性較差，同時共混體系的兩個tgδ轉變峰和相對應的純數值tgδ轉變峰相比都是比較低的，伴隨著PPS含量的增加,PEEK相會出現一系列變化，例如tgδ值變小、峰頂位置逐漸靠近PPS相以及平臺變寬等，這說明兩相界面間的大分子鏈仍然在一定程度上相互影響。

3　結論

通過以上的實驗我們可以看出，在PEEK體系中引入PPS，對于PEEK的加工流動性能有著顯著的改善作用。同時聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的相容性在熔融狀態（350℃）下保持的最為良好，但是在固態條件下共混體系會呈現出明顯的相分離狀態，其相分離程度和組成之間有著密切的聯系。

徐道祥（1991-），男，安徽全椒人，本科，研究方向：高分子材料。