聚苯硫醚砜的熱老化.pdf

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1、第2O卷第1期高分子材料科學(xué)與工程VO1.2ONO.12OO4年1月POLYMERMATERIALSSIENEANDENGINEERING]an.2OO4=============================================================聚苯硫醚砜的熱老化王華東楊杰鄒萍龍盛如杜宗英(四川大學(xué)分析測(cè)試中心四川成都61OO64)摘要:采用熱分析的方法對(duì)高性能材料聚苯硫醚砜(PPSS)在氮?dú)鈿夥蘸涂諝鈿夥罩械臒崂匣瘔勖M(jìn)行了研究O通過(guò)Kissinger方法分別求得材料在氮?dú)庵械幕罨転镋=214.24k]/mO1在

2、空氣中的活化能E=258.64k]/mO1由Oats-Redfern法確定了材料在氮?dú)夂涂諝庵袩岱纸獾牡谝粋€(gè)階段都為一級(jí)反應(yīng)并根據(jù)Dakin提出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式作出老化壽命曲線(xiàn)由此得出聚苯硫醚砜(PPSS)在氮?dú)鈿夥蘸涂諝鈿夥罩惺褂檬甑纳舷逌囟葹?54C和388CO關(guān)鍵詞:聚苯硫醚砜9熱分析9活化能9熱老化壽命中圖分類(lèi)號(hào):T326.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1OOO-7555(2OO4)O1-O153-O4聚苯硫醚砜(PPSS)作為聚苯硫醚(PPS)和硫化鈉經(jīng)縮聚反應(yīng)制得粗產(chǎn)品用熱水洗滌的結(jié)構(gòu)改性樹(shù)脂是一種全新結(jié)構(gòu)的高性能材數(shù)次在索氏提取器中用去離

3、子水抽提4Oh料它是在聚苯硫醚主鏈結(jié)構(gòu)中引入了強(qiáng)極性再用丙酮抽提24h于12OC14OC干燥48的砜基(-SO2-)由于砜基與硫原子之間有h得到純化產(chǎn)品其溶液粘度為O.35dL/g(溫一定的配位作用使得新樹(shù)脂分子之間的作用度3OC溶劑為苯酚/四氯乙烷按3/2的質(zhì)量力大大增強(qiáng)O這種結(jié)構(gòu)決定了聚苯硫醚砜是一百分比配制)[2]O種玻璃化溫度很高(Tg=215C)的非結(jié)晶性聚1.2測(cè)試合物同時(shí)也是一種抗沖擊~(yú)抗彎曲性能優(yōu)異的熱分析用DupOnt公司21OO型熱分析儀O韌性材料O聚苯硫醚砜在保持聚苯硫醚良好的樣品量(1O.OjO.1)mg氮?dú)夂涂諝鈿夥?升

4、熱穩(wěn)定性~阻燃性~耐磨~耐化學(xué)腐蝕性及力學(xué)溫速率分別為5C/min1OC/min2OC/和電學(xué)等性能的同時(shí)其玻璃化溫度達(dá)215Cmin4OC/min氮?dú)夂涂諝獾牧魉贋?OmL/比PPS高125C熱變型溫度為19OC比minOPPS高55C因而PPSS具有比PPS更優(yōu)良的耐熱性[1]2結(jié)果與討論OPPSS復(fù)合增強(qiáng)料在高溫下有遠(yuǎn)優(yōu)于2.1材料的熱老化壽命與動(dòng)力學(xué)的關(guān)系PPS的強(qiáng)度保持率同時(shí)PPSS的阻燃性能也材料在高溫下長(zhǎng)期使用性能逐漸下降是優(yōu)于PPS因而PPSS比PPS更適合用作耐高因?yàn)樵诠夂蜔岬淖饔孟掳l(fā)生了熱降解~交聯(lián)等溫復(fù)合材料O本文從耐高溫材

5、料的研制~加工~化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果所以熱老化壽命的實(shí)質(zhì)是老開(kāi)發(fā)應(yīng)用的角度出發(fā)探討了PPSS的熱老化化速度的快慢即反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題O通常材料作用進(jìn)而推算出其熱老化壽命O在較低溫度下的壽命往往很長(zhǎng)但是我們可以1實(shí)驗(yàn)部分動(dòng)力學(xué)的方法快速推算出材料的熱老化壽命以便評(píng)估其使用極限ODakin[3]提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的1.1樣品聚苯硫醚砜(PPSS):由44/-二氯二苯砜經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式:收稿日期:2OO3-O4-O29修訂日期:2OO3-O6-O3基金項(xiàng)目:十五863資助項(xiàng)目作者簡(jiǎn)介:王華東(1978-)男碩士.聯(lián)系人:楊杰.4高分子材料科學(xué)與工程2OO4年lgZ=cT

6、-J()括了熱氧化交聯(lián)和熱氧化降解兩種競(jìng)爭(zhēng)的反式中:Z溫度T時(shí)的壽命;c和J常數(shù)O應(yīng):熱氧化交聯(lián)導(dǎo)致聚合物分子鏈之間的連接該關(guān)系式已經(jīng)被大量的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)參數(shù)c~J使得聚合物分子量增加~分解活化能增大而熱可以通過(guò)熱分解反應(yīng)的關(guān)系式求出O氧化降解即是材料的燃燒過(guò)程導(dǎo)致聚合物分子量的降低;空氣中在對(duì)PPSS進(jìn)行降解測(cè)試的初溫范圍內(nèi)(min時(shí)OO2O)存在有樣品隨溫度升高質(zhì)量逐漸增加的現(xiàn)象這是因?yàn)樵诳諝鈿夥罩蠵PSS分子鏈之間發(fā)生了氧化交聯(lián)反應(yīng)并導(dǎo)致PPSS在空氣氣氛中的起始分解溫度比氮?dú)鈿夥罩懈叩慕Y(jié)果;當(dāng)PPSS的降解在較低溫度范圍內(nèi)(min時(shí)4..3

7、;2Omin時(shí)4.447.)時(shí)反應(yīng)主要是主鏈的裂解和熱fig.1TGcurvesofPPSSinnitrogen氧化交聯(lián)的競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程即在材料的熱分解過(guò)程:min;:Omin;:2Omin;0:中由于空氣中氧的存在而使聚合物之間形成了4Omin.部分穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)因而在熱失重圖譜上形成了一個(gè)失重減緩的區(qū)域;隨著溫度的進(jìn)一步升高熱分解和熱氧化降解同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)致了PPSS的進(jìn)一步分解和燃燒使得PPSS的失重率接近OO%O深入的分解反應(yīng)機(jī)理目前正在進(jìn)一步的研究之中O本文以材料失重%作為壽終的指標(biāo)所以選擇PPSS在空氣中的第一個(gè)階段熱分解過(guò)程作為研究對(duì)象O2.

8、3熱分解反應(yīng)的活化能和反應(yīng)級(jí)數(shù)fig.2TGcurvesofPPSSinair2.3.1通過(guò)Kissinger方法求出熱分解反應(yīng)的:B;