聚苯硫醚的合成与改性

聚苯硫醚（PPS）的合成与改性

Synthesis and modification of polyphenylene sulfide

前言

         聚苯硫醚属于聚芳硫醚的一种，分子主链由硫和芳基结构交替连接形成结构，全称为聚亚芳基硫醚(PPS)，又称聚苯撑醚，是一种具有潜力和应用价值的特种工程塑料，俗称“塑料黄金”。19世纪末，PPS作为反应副产品第一次被人们发现，外观呈现白色和米黄色，具有良好的加工性能和热稳定性。因具有良好的尺寸稳定性和加工性能，被广泛应用于纺织、电子和航空航天等行业。对于盐、碱和无机酸具有较好的抗性，200℃以下不溶于任何溶剂。PPS树脂可以使用如挤出、压制等一般加工方式，同时使用熔融方法可以纺制高性能PPS纤维。基于这些优良性能，PPS被应用于工程塑料、纤维、薄膜、涂料等。

        PPS虽然有许多优点，但也存在脆性大、黏结强度较低等缺点，使用共混和共聚改性等技术可以改善PPS的不足，扩展PPS的使用范围。其中使用较多的是共混改性，通过一些物理作用伴随着少量化学作用来提高其经济型、强度以及制备具有特殊要求的复合材料。

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PPS的合成

PPS的合成从最开始的弗-克催化法、麦氏法、对卤代苯硫酚盐自缩聚法到目前的硫化钠法、硫磺溶液法、氧化聚合法和硫化氢法等。其中硫化钠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

      共聚改性属于化学方法，共聚组分之间产生化学键，增强了各组分之间的相互作用。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。

      聚芳硫醚砜为非晶聚合物，具有较好的韧性和冲击强度，可以弥补PPS的缺陷。PASS/PPS共聚物的熔融指数明显小于共混物，说明共聚物具有较高的熔融指数，与PASS/PPS共混物相比，共聚物具有更好的分散性、相容性、微相分离特性。PPS/SK共聚物提高了PPS的耐热性能，改善了PPSK的加工性能。

      德阳科吉高新材料有限公司公开了一种共聚聚苯硫醚复合纤维的制造方法，使用GK-697可以有效地降低PPS复合纤维的氧化分解，加入磷酸酯类化合物可以让PPS复合纤维成型时不减少其物理性能，通过共聚反应得到的复合纤维的断裂强度和氧指数高出近50%，吸湿率也有进一步的提高。

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聚苯硫醚共混改性

共混改性即物理改性，一般只涉及物理反应，不涉及化学反应。按照改性手段和效果的不同，又可分为填充、合金化、功能化等几大类别。

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填充

      酰胺酰亚胺(PAI)是非结晶性热塑性树脂，具有优良的韧性、耐磨性和化学稳定性，在一定程度上能弥补PPS的脆性比较大、冲击强度低的缺点。宋蕾等通过机械高速混合、冷压制备石墨玻纤填充复合材料，研究表明，随着CB质量分数的上升，共混材料的冲击和拉伸性先上升后下降。黄泽斌等使用碳纤维增强PPS制备复合材料，随着碳纤维含量的增加，碳纤维增强PPS复合材料的拉伸强度不断上升，IZOD缺口冲击强度呈现先上升后下降。

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合金化

       PPS合金化是通过与高性能树脂和通用树脂采用物理或化学的改性方式进行共混改性，形成性能较好的高分子合金。使用化学法可以人为控制产品的性能，物理共混法主要通过机械熔融共混的手段制备高分子合金，在某种意义上讲也可实现性能的控制，其工艺较为简单，因此使用物理共混法制备高分子合金更加容易实施。高性能树脂包括聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳硫醚砜(PASS)等。通用树脂包括如乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)、聚酰胺(PA)、聚酯(PET)等。通过与这些树脂共混改性制备综合性能优异的合金，可以改善PPS的热稳定性和尺寸稳定性等，同时还能降低PPS的研究和开发成本。

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PPS/纳米复合材料

      近年来纳米级无机粒子的出现，在塑料增韧改性方面改变了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法，因此将纳米无机粒子复合材料与聚苯硫醚复合，不但有希望克服聚苯硫醚脆性大的缺点，还可能赋予聚苯硫醚优异的电、磁、光学以及吸波等特性，以实现聚苯硫醚这种结构材料的功能化，得到应用于某些特殊领域的结构功能一体化新型材料。

     聚苯硫醚/纳米复合材料制备流程简图如下：

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总结

目前PPS的生产和应用都步入了一个快速发展的时期，不但在航空航天、核工业、电子电气等高新技术领域作为耐高温、高性能的非金属材料获得了应用，而且在民用领域获得了广泛的应用。今后PPS的研究发展方向:研究制备PPS膜的核心技术，设法降低成本，对于PPS复合材料改善界面结合性，增强PPS与其他聚合物之间的相容性，开发力学性能好和尺寸精度高的PPS制品适合各行业的使用。

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