PMMA在PPS基体中原位降解过程及材料结构、性能研究

由于涉及到加工过程中可能的降解问题，目前可与耐高温聚合物如聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）等进行合金加工的聚合物种类十分有限。申请者提出使一种聚合物在另一种聚合物中原位降解，在基体中均匀引入内应力，并达到对基体聚合物改性目的的设想。通过前期的预研工作证实此方法至少在聚苯硫醚/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）共混体系下是可行的，少量PMMA在PPS基体中的部分降解有助于提高材料的韧性，同时材料的拉伸与弯曲强度基本保持原有水平。本项目拟采用原位降解的方法制备PPS/PMMA原位降解复合材料，进行PMMA降解机理、产物分布、降解过程对材料性能影响及材料的稳定性等方面研究，阐明PMMA在加工条件下聚苯硫醚基体中的降解机制，揭示分散相材料降解对材料整体性能影响的规律，为人们更好了解聚合物在合金中的降解过程及推广聚合物原位降解改性技术奠定基础，同时也为有效利用聚合物降解过程提供新思路。

聚苯硫醚（PPS）是一种具有优异综合性能的特种工程塑料，近年来已在国内实现产业化生产，在电子电气工业、机械工业、汽车工业以及军工等多个领域应用广泛。但由于生产PPS的成本较高，因而一定程度上限制了其应用及发展。.共混加工的方法可以让材料在保持甚至增强自身的性能的基础上降低材料的成本，是聚合物改性领域的重要方法之一。在共混加工的过程中，为了防止共混组分的降解，会避免选择两种或两种以上热性能相差较大的聚合物进行加工。而PPS的加工温度较高，可与之进行共混加工的聚合物十分有限。以上皆是建立在“聚合物的降解必将导致共混物性能下降”这一假设基础上的，那么是否聚合物的降解一定会导致共混物材料性能的下降呢？我们是否可以通过在聚合物加工过程中某相的降解进行控制而保持甚至提高材料的性能呢？.为此，本项目提出了聚合物共混原位降解的概念，期望通过聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）及聚苯乙烯（PS）的降解在PPS基体中的降解过程的研究，明确加工条件、降解程度对降解产物在基体中分布及材料整体性能的影响，达到引入均匀的预应力从而达到提升聚合物材料力学性能的目的。本项目的主要研究内容及研究成果如下：.1..确定了PPS/PMMA及PPS/PS共混物的加工条件，即单螺杆挤出加工时螺杆各段温度设置分别为260oC、310 oC、320 oC、300 oC (PPS/PMMA)与280 oC、340 oC、350 oC、300 oC，螺杆转速为120rpm；挤出后片材热处理温度为80 oC、4小时；.2..了解了在共混物加工过程中PMMA及PS的降解机理。PMMA在PPS/PMMA共混物的加工过程中，完成前两阶降解，产生可挥发小分子物在PPS基体中形成空穴，空穴尺寸与PMMA降解率成正比；PS在PPS/PS共混物的加工过程中主要发生长链变短链的降解过程；.3..PPS/PMMA共混物体系中，适量的PMMA及其在加工过程中的降解，使得共混材料内部形成细小空穴，使得材料的力学性能有所提升。当PMMA含量为5%时，复合材料的拉伸性能最优，其拉伸强度的平均值达到106MPa，弹性模量平均值为2516MPa，断裂伸长率的平均值为112%，且明显提高了材料的储能模量、降低了其损耗模量。PPS/PS共混物体系中，PS的降解并未在PPS基体中形成空穴，加之因降解所得短链与PPS的相容性较差，使致共混材料性能较差。