聚苯硫醚（PPS）的合成與改性

Synthesis and modification of polyphenylene sulfide

前言

         聚苯硫醚屬于聚芳硫醚的一種，分子主鏈由硫和芳基結構交替連接形成結構，全稱為聚亞芳基硫醚(PPS)，又稱聚苯撐醚，是一種具有潛力和應用價值的特種工程塑料，俗稱“塑料黃金”。19世紀末，PPS作為反應副產品第一次被人們發(fā)現(xiàn)，外觀呈現(xiàn)白色和米黃色，具有良好的加工性能和熱穩(wěn)定性。因具有良好的尺寸穩(wěn)定性和加工性能，被廣泛應用于紡織、電子和航空航天等行業(yè)。對于鹽、堿和無機酸具有較好的抗性，200℃以下不溶于任何溶劑。PPS樹脂可以使用如擠出、壓制等一般加工方式，同時使用熔融方法可以紡制高性能PPS纖維?；谶@些優(yōu)良性能，PPS被應用于工程塑料、纖維、薄膜、涂料等。

        PPS雖然有許多優(yōu)點，但也存在脆性大、黏結強度較低等缺點，使用共混和共聚改性等技術可以改善PPS的不足，擴展PPS的使用范圍。其中使用較多的是共混改性，通過一些物理作用伴隨著少量化學作用來提高其經濟型、強度以及制備具有特殊要求的復合材料。

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PPS的合成

PPS的合成從最開始的弗-克催化法、麥氏法、對鹵代苯硫酚鹽自縮聚法到目前的硫化鈉法、硫磺溶液法、氧化聚合法和硫化氫法等。其中硫化鈉法是目前最主要的方法。

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PPS的改性

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聚苯硫醚共聚改性

      共聚改性屬于化學方法，共聚組分之間產生化學鍵，增強了各組分之間的相互作用。目前常用的是聚苯硫醚砜(PPSS)、聚苯硫醚酮(PPSK)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)和聚苯硫醚酰(PPSA)等。

      聚芳硫醚砜為非晶聚合物，具有較好的韌性和沖擊強度，可以彌補PPS的缺陷。PASS/PPS共聚物的熔融指數明顯小于共混物，說明共聚物具有較高的熔融指數，與PASS/PPS共混物相比，共聚物具有更好的分散性、相容性、微相分離特性。PPS/SK共聚物提高了PPS的耐熱性能，改善了PPSK的加工性能。

      德陽科吉高新材料有限公司公開了一種共聚聚苯硫醚復合纖維的制造方法，使用GK-697可以有效地降低PPS復合纖維的氧化分解，加入磷酸酯類化合物可以讓PPS復合纖維成型時不減少其物理性能，通過共聚反應得到的復合纖維的斷裂強度和氧指數高出近50%，吸濕率也有進一步的提高。

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聚苯硫醚共混改性

共混改性即物理改性，一般只涉及物理反應，不涉及化學反應。按照改性手段和效果的不同，又可分為填充、合金化、功能化等幾大類別。

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填充

      酰胺酰亞胺(PAI)是非結晶性熱塑性樹脂，具有優(yōu)良的韌性、耐磨性和化學穩(wěn)定性，在一定程度上能彌補PPS的脆性比較大、沖擊強度低的缺點。宋蕾等通過機械高速混合、冷壓制備石墨玻纖填充復合材料，研究表明，隨著CB質量分數的上升，共混材料的沖擊和拉伸性先上升后下降。黃澤斌等使用碳纖維增強PPS制備復合材料，隨著碳纖維含量的增加，碳纖維增強PPS復合材料的拉伸強度不斷上升，IZOD缺口沖擊強度呈現(xiàn)先上升后下降。

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合金化

       PPS合金化是通過與高性能樹脂和通用樹脂采用物理或化學的改性方式進行共混改性，形成性能較好的高分子合金。使用化學法可以人為控制產品的性能，物理共混法主要通過機械熔融共混的手段制備高分子合金，在某種意義上講也可實現(xiàn)性能的控制，其工藝較為簡單，因此使用物理共混法制備高分子合金更加容易實施。高性能樹脂包括聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳硫醚砜(PASS)等。通用樹脂包括如乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龍(PA)、聚酰胺(PA)、聚酯(PET)等。通過與這些樹脂共混改性制備綜合性能優(yōu)異的合金，可以改善PPS的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性等，同時還能降低PPS的研究和開發(fā)成本。

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PPS/納米復合材料

      近年來納米級無機粒子的出現(xiàn)，在塑料增韌改性方面改變了以往在塑料中加入橡膠類彈性體的做法，因此將納米無機粒子復合材料與聚苯硫醚復合，不但有希望克服聚苯硫醚脆性大的缺點，還可能賦予聚苯硫醚優(yōu)異的電、磁、光學以及吸波等特性，以實現(xiàn)聚苯硫醚這種結構材料的功能化，得到應用于某些特殊領域的結構功能一體化新型材料。

     聚苯硫醚/納米復合材料制備流程簡圖如下：

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總結

目前PPS的生產和應用都步入了一個快速發(fā)展的時期，不但在航空航天、核工業(yè)、電子電氣等高新技術領域作為耐高溫、高性能的非金屬材料獲得了應用，而且在民用領域獲得了廣泛的應用。今后PPS的研究發(fā)展方向:研究制備PPS膜的核心技術，設法降低成本，對于PPS復合材料改善界面結合性，增強PPS與其他聚合物之間的相容性，開發(fā)力學性能好和尺寸精度高的PPS制品適合各行業(yè)的使用。

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