聚苯硫醚长丝热稳定性的研究

聚苯硫醚（PPS）纤维的定性鉴别方法研究的研究报告摘要：聚苯硫醚（PPS）纤维是一种具有优异耐热性、化学稳定性、耐油性等特性的高性能纤维材料，被广泛应用于航空、汽车、电子、电气等领域。

本文通过对PPS纤维的红外光谱、热重分析和荧光显微镜观察等多种手段进行定性鉴别研究，建立了一套简便、快速、准确的PPS纤维鉴别方法。

关键词：聚苯硫醚纤维；定性鉴别；红外光谱；热重分析；荧光显微镜一、引言聚苯硫醚（PPS）纤维是一种以苯基硫化物为主链、含有钎键的高分子聚合物，具有优异的耐热性、化学稳定性、耐油性、摩擦性等特性，是一种性能优良的高性能纤维材料。

PPS纤维广泛应用于航空、汽车、电子、电气等领域，如无线电元件，微波线、发射终端设备、半导体、火车控制设备等。

PPS纤维的特殊性质使它在许多领域中有广泛的应用，但同时也增加了其被仿冒的风险。

因此，建立PPS纤维的鉴别方法非常重要。

本文通过对PPS纤维的红外光谱、热重分析和荧光显微镜观察等多种手段进行定性鉴别研究，建立了一套简便、快速、准确的PPS纤维鉴别方法。

二、实验2.1 实验材料本实验使用了三种不同类型的PPS纤维样品，其中一种为正品，另外两种为仿冒品。

2.2 实验方法2.2.1 红外光谱法采用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行测试，测试条件如下：波数范围4000~400cm-1，分辨率4cm-1，扫描25次。

测试时需先将样品制成KBr片。

2.2.2 热重分析法采用NETZSCH STA 449 F3热重分析仪测试样品，测试条件如下：氮气气氛下，升温速率为10℃/min，测试范围为室温至800℃。

2.2.3 荧光显微镜法采用荧光显微镜对样品进行测试，观察样品下方的荧光情况。

荧光显微镜的激发波长为330nm，荧光观察波长为560nm。

三、结果与分析3.1 红外光谱法如图1所示，三种PPS纤维的红外光谱图谱存在明显差异。

正品PPS纤维的谱图中各峰位清晰，比较典型，主要峰位出现在998cm-1和1028cm-1处，分别为PPS纤维中的苯环对称伸缩振动峰和苯环非对称伸缩振动峰。

聚苯硫醚抗氧化改性及其结构与性能的研究聚苯硫醚(PPS)是一种具有优异的耐化学腐蚀性、良好的热稳定性、优良的机械性能及高性价比的半结晶型高性能热塑性材料,由PPS制备的过滤材料广泛应用于高温烟气粉尘过滤等领域,但PPS较差的抗氧化性能严重制约了PPS滤料的使用寿命,因此对PPS进行抗氧化改性具有重要的科研意义和实用价值。

本文利用层状纳米颗粒-蒙脱土(MMT)和石墨烯微片(GNPs)以及高聚物-聚偏二氟乙烯(PVDF)代替传统的抗氧剂对PPS进行抗氧化改性探讨,并对不同复合体系的PPS 基复合材料的形态结构与性能进行了系统的研究与分析,在此基础上提出了层状纳米颗粒改善PPS树脂抗氧化性能的机理,为提高PPS的抗氧化能力和开发新型的耐氧化PPS滤料提供理论基础和科学依据,本课题的研究工作主要包括:1.纳米MMT是一种常见的高性价比层状纳米颗粒,本文首先利用不同的有机改性剂对MMT进行有机改性提高其和PPS树脂的相容性,通过测试分析筛选获得层间距大且热稳定性良好的有机改性蒙脱土(Bz-MMT),然后利用熔融插层法与PPS熔融共混制备PPSBMx纳米复合材料,并对复合材料的形态结构及性能进行系统研究,研究发现不同Bz-MMT含量下PPSBMx纳米复合材料可形成剥离型、插层型或两者共混的结构;添加少量的Bz-MMT即可显著改善PPS的力学拉伸性能,PPSBM0.5纳米复合材料的拉伸强度比纯PPS树脂提高了61.8%,并且还可以促进PPS基体结晶、提高结晶度和改善PPS基体的结晶完整度。

同时,添加Bz-MMT也显著提高了PPS基体的耐热指数温度(THRI),PPSBM0.5纳米复合材料的THRI比纯PPS树脂提高了12.5℃,PPS的耐热稳定性得到显著改善;抗氧化测试表明PPSBMx纳米复合材料经氧化处理后拉伸强度保持率高于纯PPS树脂,纯PPS树脂拉伸强度保持率仅为9.7%,PPSBM0.5的拉伸强度保持率可达49.4%,且添加Bz-MMT可在氧化处理过程中促使PPS分子链中亚砜基转变为砜基形成类聚芳硫醚砜结构,显著改善PPS基体的抗氧化能力。

电磁屏蔽聚苯硫醚复合材料的制备与性能研究摘要：本文使用粉末浸渍工艺制得连续玄武岩纤维和不锈钢纤维增强聚苯硫醚预浸料，预浸料的编织物经层压成型制备了聚苯硫醚复合材料，对复合材料的力学和电磁屏蔽性能进行了研究。

结果表明：不锈钢纤维/聚苯硫醚预浸料与玄武岩纤维/聚苯硫醚预浸料层压所形成的复合材料其力学性能和电磁屏蔽性能均优于铝箔与玄武岩纤维/聚苯硫醚预浸料层压所形成的复合材料；当电磁波频率小于200MHz时，复合材料的电磁屏蔽效能较高，不锈钢纤维/聚苯硫醚预浸料中不锈钢纤维含量为30%时，复合材料的电磁屏蔽效果达到较高值，当电磁波频率在200-1500MHz范围内，材料的屏蔽效能在20-30dB间波动。

关键词：聚苯硫醚，玄武岩纤维，电磁屏蔽，不锈钢纤维，编织物信息技术迅猛发展方便了人类的生活，但所产生的电磁辐射也成为了一种新型的环境污染。

向周围辐射的电磁波会干扰周围其它电子设备，影响了计算机信息的安全；过多的电磁辐射会影响人们的健康和生态环境；更为重要的是在国防上，电磁信号没有得到有效屏蔽，会引起军事泄密，严重危害国防安全。

因此人们对具有电磁屏蔽功能的材料进行了广泛研究[1-3]。

聚苯硫醚具有优良的热稳定性、耐腐蚀性、自阻燃性，是热塑性聚合物基复合材料理想的基体材料。

在绝缘的高分子材料中加入导电的材料，可赋予高分子材料一定的导电性能，但高分子材料的电阻值降低到一定的范围，可赋予材料电磁屏蔽效能。

本文使用粉末浸渍工艺制备连续玄武岩纤维及不锈钢纤维与聚苯硫醚预浸料，分别编织形成预浸料的编织物，经层压工艺获得聚苯硫醚复合材料，在复合材料中分别引入铝箔和不锈钢纤维与聚苯硫醚的编织物作为屏蔽层，制备了具有电磁屏蔽功能的结构-功能一体化的热塑性复合材料，研究了屏蔽层的种类、纤维含量对材料力学性能及电磁屏蔽效能的影响。

1实验部分1．1主要原材料PPS：PPS-hb，60目，四川得阳科技股份有限公司产品；玄武岩纤维：连续无捻粗纱，牡丹江金石玄武岩纤维公司产品；不锈钢纤维：800Tex, 直径12um，上海雅丰化工材料有限公司；铝箔：厚0.01-0.025（mm）, 上海爱邦铝箔制品有限公司产品。

电缆材料的热稳定性研究与应用在现代社会中，电力的传输和分配离不开电缆。

而电缆材料的性能，尤其是热稳定性，对于确保电缆的安全可靠运行起着至关重要的作用。

热稳定性差的电缆材料在高温环境下可能会发生老化、变形甚至失效，从而引发电力故障，给生产和生活带来严重影响。

因此，对电缆材料热稳定性的研究具有重要的现实意义和应用价值。

电缆材料通常包括导体、绝缘层、护套等部分。

其中，绝缘层和护套所使用的高分子材料的热稳定性是研究的重点。

常见的电缆绝缘材料有聚乙烯（PE）、交联聚乙烯（XLPE）、聚氯乙烯（PVC）等，护套材料有聚乙烯、聚氯乙烯、橡胶等。

这些材料在不同的温度条件下会表现出不同的物理和化学性质。

聚乙烯是一种广泛应用于电缆绝缘的材料。

它具有良好的电气性能和机械性能，但热稳定性相对较差。

在高温下，聚乙烯容易发生氧化降解，导致材料的性能下降。

为了提高聚乙烯的热稳定性，通常采用交联的方法。

交联聚乙烯通过化学或物理方法在聚乙烯分子链之间形成交联结构，从而提高了材料的耐热性、耐老化性和机械强度。

交联聚乙烯能够在较高的温度下保持良好的性能，是目前中高压电缆中常用的绝缘材料。

聚氯乙烯具有良好的阻燃性和耐腐蚀性，但其热稳定性也存在一定的问题。

在高温下，聚氯乙烯容易释放出氯化氢气体，导致材料变色、老化和性能下降。

为了改善聚氯乙烯的热稳定性，通常会添加热稳定剂。

热稳定剂可以与聚氯乙烯分子中的不稳定结构发生反应，抑制降解反应的进行，从而提高材料的热稳定性。

除了上述常见的电缆材料外，近年来一些新型材料也逐渐受到关注。

例如，纳米复合材料在提高电缆材料热稳定性方面展现出了巨大的潜力。

纳米粒子的加入可以改善高分子材料的结晶性能、增强分子间的相互作用，从而提高材料的热稳定性和机械性能。

此外，一些高性能聚合物如聚酰亚胺、聚苯硫醚等也因其出色的热稳定性和电气性能，在特殊领域的电缆中得到了应用。

在研究电缆材料热稳定性的过程中，通常会采用多种测试方法和分析手段。

聚苯硫醚的发展及应用鉴于PPS纤维优异的性能及用途，我国非常重视PPS行业的发展，先后将其列入《中国高新技术产品目录》和《当前国家重点鼓励发展的产业产品和技术目录》，并将其列入“十一五”、“十二五”规划重点扶持项目，属国家战略性新兴产业，符合国家发展战略需求。

一．聚苯硫醚纤维的主要合成技术PPS 的合成方法主要有硫化钠法、硫磺溶液法、氧化聚合法、对卤代苯硫酚缩聚法、非结晶质PPS 合成法和硫化氢法等。

1.硫化钠法硫化钠法又名Phillips 法，1967 年由美国Phillips 公司研发成功，1973 年实现工业化生产。

该法是以无水硫化钠和对二氯苯为原料，碱金属盐作为助剂，在强极性质子溶剂中反应缩聚制备PPS。

硫化钠法制备PPS 的技术优点是原料资源丰富，产品质量稳定，生产重复性较好，产率高。

目前硫化钠法制备PPS 的技术瓶颈主要是原料纯化、溶剂聚合和纯化洗涤三方面。

2.硫磺溶液法硫磺溶液法又名硫磺法，此法利用硫磺代替硫化钠作为硫源。

在175～250℃，以对二氯苯和硫磺作为原料，金属及低价金属离子盐和有机酸类等作催化剂，在极性溶剂中常压下生缩聚反应制备PPS。

硫磺溶液法优点是原料硫磺产量丰富，廉价易得; 物料配比准确，产品质量较好，流程短，副产物少; 缺点是技术难度大，副产物不易除去。

工业生产过程中硫磺的精制提纯也是技术难点之一，副产物废盐量巨大。

3.硫化氢法硫化氢法以硫化氢、硫化钠和对二氯苯为原料，碱金属盐作助剂，极性溶剂中常压缩聚制得线型高相对分子质量PPS。

较为成熟的生产工艺通常使用无水磷酸三钠作助剂，六甲基磷酰三胺作溶剂。

该法优点是副反应少，产品线型度高，质量较好; 缺点是原料硫化氢腐蚀性强，生产设备要求高，设备使用寿命短，反应废气污染严重，后处理过程复杂，反应流程总体较长,不易实现工业化生产。

4.对卤代苯硫酚缩聚法对卤代苯硫酚缩聚法是1959 年由美国道化学公司开始研发，并进行了工业化探索。

聚苯硫醚的合成及其应用研究进展李小东; 陈智; 巨婷婷【期刊名称】《《广州化工》》【年(卷),期】2019(047)019【总页数】3页(P17-18,21)【关键词】聚苯硫醚; 合成; 应用; 研究进展【作者】李小东; 陈智; 巨婷婷【作者单位】兰州理工大学技术工程学院甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】O62聚苯硫醚(PPS)俗称为“塑料黄金”，是属于聚芳硫醚(PAS)中应用广泛且最重要的一个树脂种类，即热塑性树脂[1]。

PPS与聚酰亚胺(PI)、聚芳酯(PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、聚砜(PSF)以及液晶聚合物(LCP)一起被称为6大特种工程塑料，同时也是8大宇航材料之一[2]。

PPS由亚苯基环和硫交替连接构成，其为白色或米白色的一种硬而脆的高结晶(可达60%～80%)聚合物，有优异的耐化学腐蚀性、优良的机械性能、良好的热稳定性及高性价比的半结晶型高性能热塑性材料，广泛应用于环保、汽车、电子、机械、化工、制药等等领域。

1 PPS的合成方法PPS最早的合成自1888年就已经出现了，然而到1897年，才由法国的Genvresse进行弗-克催化法首次提出了聚苯硫醚。

直到1948年，Macullum法的成功对之后的PPS工业化的合成发展做出了重要的指导意义。

而真正意义上的PPS工业化技术生产直到1967年由美国的菲利浦斯石油公司进行开发的硫化钠法(又称Phillips法)于1973年全面化才正式实现的[1,3]。

PPS发展至今开发出来的合成线路有很多，如硫化钠法、硫磺溶液法、Genvresse 法、Macullum法、硫化氢法、氧化聚合法、非晶质PPS合成法、二苯基二硫醚的合成等等，但工业上主要采用硫化钠法和硫磺法来进行PPS的合成。

1.1 硫化钠法硫化钠法是以无水Na2S和p-DCB(对二氯苯)为原料，一定量的碱金属作为助剂及催化剂，在强极性有机溶剂中以高温高压为反应条件通过缩聚反应制备得到线性高分子量的PPS，反应式如下：该方法的反应压力与所选择的强极性有机溶剂有关[4]，国内常采用常压法，是以HMPA(六甲基磷酰三胺)为溶剂，在这种条件下无需耐压设备，但该溶剂所含毒性大(存在致癌风险)而且价格昂贵。

单位代码学号分类号聚苯硫醚文献调查报告院（系）名称材料科学与工程专业名称材料科学与工程学生姓名学生学号摘要聚苯硫醚具有一系列优良的物理化学性能比如极好的耐腐蚀性、高的热稳定性、良好的耐候性、耐辐射、固有的阻燃性、高刚性、高绝缘性等。

因此，聚苯硫醚被越来越多的应用于航空、环保等领域中。

本文就此，在参考有关文献的基础上，简要评述了聚苯硫醚的合成过程、结构与性能、制备工艺、发展历程，重点介绍了聚苯硫醚树脂在航空行业与环保行业中的应用情况。

关键词：聚苯硫醚；熔融共混纺丝；航空；环保ABSTRACTPolyphenylene sulfide(PPS) possesses good physical and chemical properties such as superior corrosion resistance, high thermostability, great weather resistance and radiation resistance, intrinsic fire resistance, high rigidity and insulativity ,etc. Thus，PPS has been used in the field of aerospace and environmental protection. Synthetic process, structure and properties, preparation technology and development process of PPS have been briefly reviewed. Applications in aerospace and environmental protection of PPS are represented.KEYWORDS:Polyphenylene sulfide;blending melt spinning;aerospace; environmental protection目录引言 (1)1.合成过程 (2)2.结构与性能 (2)2.1分子结构 (2)2.2性能特点 (3)3.制备工艺 (5)4.发展历程 (6)5.应用情况 (8)5.1航空行业中的应用 (8)5.2环保行业中的应用 (9)参考文献 (12)引言聚苯硫醚作为一种用于高温工程的半结晶性热塑性芳香硫醚聚合物，具有一系列优异的物理化学性能，比如极好的耐腐蚀性、高的热稳定性、良好的耐候性、耐辐射、固有的阻燃性、高刚性、高绝缘性、以及与各种材料有好的共混粘附性等。

聚苯硫醚纤维的化学稳定性探索作者：张德明来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第09期摘要：本文研究了不同种类的酸（盐酸、硫酸、磷酸）、碱（氢氧化钠）及强氧化性物质（高锰酸钾），在处理时间93℃，不同的浓度及处理时间（24h、48h、72h）对聚苯硫醚纤维化学稳定性的影响。

实验结果表明，随着酸碱及强氧化性物质的浓度及时间的增加，聚苯硫醚纤维断裂强力与断裂伸长保持率基本呈现减小的趋势，但硫酸與氢氧化钠对聚苯硫醚纤维化学稳定性影响较小，而盐酸、磷酸、高锰酸钾对聚苯硫醚纤维化学稳定性影响较大，但聚苯硫醚纤维断裂强力与断裂伸长保持率均在90%以上，具有良好的化学稳定性。

关键词：聚苯硫醚纤维;实验;化学稳定性聚苯硫醚纤维是高性能半结晶纤维，具有耐化学性，耐热性，低吸湿性，以及在暴露于酸，碱和有机（腐蚀性）溶剂时具有高抗水解性等优点，因此可以作为阻燃织物、烟道气过滤材料和航空航天热塑性复合材料等用途[1]。

工厂烟道气一般含有氮氧化物、硫化物、氨气和氯化氢等酸性碱性气体，需要对聚苯硫醚纤维的化学稳定性进一步探索[2-3]。

PPS纤维在极其恶劣的条件下仍能保持原有的性能：高温下，放置于除强氧化剂以外的酸、碱和盐中一周后仍能保持原有的抗拉强度，在200C以下不溶于任何溶剂，具有极好的耐有机溶剂性能，与号称“塑料之王”的聚四氟乙烯（PTFE）相近，能抵抗酸、碱、氯烃、烃类、酮、醇、酯等化学品的腐蚀，在200C以下不溶解于任何化学药剂，在250C以上仅溶于联苯、联苯醚及其卤代物，且抗蠕变性能极好，冷流动性为零，吸水率为0.008%。

PPS纤维吸湿率低，在相对湿度为65%时，吸湿率为0.2%～0.3%，几乎全部是表面水分的作用，因而纤维的回潮率极低。

PPS纤维还具有良好的耐磨性，在添加了一些填充氟树脂和碳纤维的润滑剂，更可大幅提高它的耐摩擦磨损特性。

表现出优良的纺织加工性能可用于高温烟道或特殊热介质的过滤。