聚苯硫醚復(fù)合材料及共混物的制備與性能研究.pdf

1、聚苯硫醚(PPS)是一種新型的高性能熱塑性樹脂，具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度、耐熱性、阻燃性、電氣絕緣性、尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在多種領(lǐng)域尤其是電子電氣領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著電子器件的小型化，對材料散熱性的要求越來越高。PPS與金屬及陶瓷材料相比，導(dǎo)熱系數(shù)較低，這限制了其應(yīng)用范圍。另外，通用型PPS由于分子量低，分子鏈呈剛性，因此韌性很差。本文通過加入導(dǎo)熱顆粒提高PPS的導(dǎo)熱系數(shù)，通過共混的方式改善PPS的韌性。
　　本文首先選取片狀氮化硼（BN）

2、顆粒作為導(dǎo)熱填料，與線型PPS通過高溫哈克密煉機(jī)熔融共混，制備了PPS/BN復(fù)合材料。微觀結(jié)構(gòu)顯示BN在PPS基體中分散性良好；BN的加入提高了PPS的導(dǎo)熱性能，隨著BN添加量的增加，復(fù)合體系導(dǎo)熱系數(shù)增加。當(dāng)添加40wt％的BN時(shí)，PPS/BN復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到1.21 W/(m·k)，與PPS相比提高了4.5倍。
　　PPS/BN在導(dǎo)熱性能改善的同時(shí)保持了良好的電氣絕緣性能。與PPS樹脂相比，復(fù)合材料的體積電阻率變化在一個(gè)數(shù)

3、量級之內(nèi)，處于1017Ω·cm數(shù)量級；Weibull分布分析表明，加入少量的BN（10wt%）時(shí)，PPS/BN復(fù)合材料的擊穿場強(qiáng)略低于PPS的擊穿場強(qiáng), BN的含量達(dá)到20wt%時(shí)，PPS/BN復(fù)合材料的擊穿場強(qiáng)高于PPS的擊穿場強(qiáng)，當(dāng)BN添加量為40wt%時(shí)，PPS/BN復(fù)合材料的擊穿強(qiáng)度達(dá)到了最大；根據(jù)變溫介電譜測試結(jié)果，在寬溫度范圍（20℃-180℃）和寬交流電頻率范圍（1000Hz-4MHz）內(nèi)，PPS/BN復(fù)合材料保持了與PP

4、S相當(dāng)?shù)慕殡姵?shù)和介電損耗。
　　為了進(jìn)一步改善PPS的導(dǎo)熱性能，本文選取長徑比大、導(dǎo)熱系數(shù)高、經(jīng)過高溫石墨化處理的石墨化碳納米管（GCNTS）與BN復(fù)配填充PPS。碳納米管起到了進(jìn)一步提高 PPS/BN復(fù)合材料熱導(dǎo)的作用：當(dāng) GCNTS添加量大于3wt%時(shí), PPS/BN/CNTS復(fù)合體系的導(dǎo)熱系數(shù)均高于BN含量為40wt%的PPS/BN復(fù)合體系的導(dǎo)熱系數(shù)；當(dāng)GCNTS含量為7wt%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)最大值1.585W/(m·k)。

5、從SEM圖上觀察到BN呈片狀在PPS基體中均勻分散，GCNTS均勻分散在BN與BN之間的聚合物基體內(nèi)，起到了導(dǎo)熱橋梁的作用。介電性能測試表明：GCNTS的含量介于1-3wt%時(shí)，體系發(fā)生逾滲，形成導(dǎo)電通路，三相復(fù)合材料中出現(xiàn)了絕緣體-導(dǎo)體轉(zhuǎn)變。
　　本文最后選取與PPS基體具有一定相容性的馬來酸酐接枝SEBS(SEBS-g-MAH)與PPS熔融擠出，制備了PPS/SEBS-g-MAH共混物。結(jié)果顯示，隨著SEBS-g-MAH含量的

6、增加，PPS/SEBS-g-MAH的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度逐漸增加，當(dāng)SEBS-g-MAH添加量為30wt%時(shí)，達(dá)到最大值，斷裂伸長率為23.7%，缺口沖擊強(qiáng)度為8.1kJ/m2，與PPS樹脂相比分別提高了10倍和2.5倍，但同時(shí), SEBS-g-MAH的加入使共混體系拉伸強(qiáng)度有所降低；流變性能測試表明隨著SEBS-g-MAH含量增加，PPS/SEBS-g-MAH共混物的儲能模量、損耗模量以及動態(tài)黏度均增加；與PPS樹脂的黏度對剪切力不敏感