聚苯硫醚(PPS)是一种综合性能优异的热塑性工程塑料, 它的突出特点为耐高温、耐辐射、耐腐蚀、无毒、难燃及良好的加工性能, 是一种能够在恶劣环境下长期使用的特种工程塑料。但PPS 属于高结晶树脂,分子链较为僵硬, 熔融流动性较差, 材料的脆性较为显著, 限制了其作为冲击部件使用。此外, PPS 的价格十分昂贵。

将不同类型的聚合物采用物理或化学的方法共混,不仅可以显著改善原聚合物性能, 还可以大幅度降低材料的成本。因此, 近年来国内外对PPS 的共混改性进行了广泛的研究。目前, 已工业化生产的共混改性体系有PPS PC 、PPS PA66 、PPS PPO 和PPS PTFE 等。

PPS 尼龙66(PA66)是一个成熟的共混改性体系。由于PPS 和PA 的溶解度参数分别为12.5 和13.6 , 具有良好的热力学相容性, 高温下几乎可以以任何比例混溶。但是, 由于共混树脂无增强基增强, 其力学性能较差, 从而限制了其在工程领域的应用。对于要求强度高、韧性好、耐高温的工程塑料, 通常加入增强材料(如玻璃纤维、碳纤维或植物纤维等)。研究发现, 40%玻璃纤维(GF)增强PPS 复合材料的综合性能较好, 因此在40 %GF 含量的基础上探索PA66 含量对合金性能的影响。一般来说, 影响共混合金的因素除了共混比和GF含量外, 还有相容剂、螺杆转速以及模具温度等[ 4] 。

尽管PPS 与PA66 二者的溶解度参数较为接近, 但是两者的结构却相差很大, 因而共混后难以形成理想的合金。为了进一步改善它们之间的相容性, 常常需借助相容剂增容。为此, 涂开熙等人先在无任何相容剂存在条件下, 对PPS 和PA66 在一定比例范围内进行共混试验, 确定最佳的配比, 然后加入采用接枝反应制成的带官能团的接枝聚合物(GP)作为相容剂, 再进 行共混 。

在PPS PA66 合金中, 随着PPS含量的增加, 热变形温度上升, 拉伸和弯曲强度呈先升后降趋势, 而冲击强度则呈下降趋势, 其最佳配比为30 70 。从表2 中可以看出, 经中选择最佳配比(30 70)并进行GP 增容的PPS PA66 合金的综合性能均有所提高, 特别是缺口冲击强度提高的幅度接近一倍, 大大改善了该材料的韧性, 其适用性更强。

应用扫描电镜(SEM)分别观察30 70 和30 70-GP两个配方试样的微观形态结构。比较两图可以看出, 对于增容的共混体系, 分散相PPS 在连续相PA66 中, 粒径显著变小, 分散也较为 均匀 , 两相界面不清晰 , 无明显相分离 。 这说明 PPSA66 共混体系在相容剂作用下 , 两相之间形成较强粘结力 , 材料性能得到改善 。

通过共混方法对PPS 改性的研究已取得很大的进展。制备出一些具有优良综合性能和高性价比的PPS合金材料, 部分已经开始了工业化生产, 展示出广阔的应用前景。然而, 开发具有极高韧性、冲击强度, 加工性能好、成本低和耐热性能高的PPS 合金, 尤其是在深入了解共混树脂之间的相容性, 以及寻求或研制合适的增容方法或相容剂方面, 还有待于进一步深入研究。