PPS／PEEK共混物的超临界CO2微孔发泡研究

PPS／PEEK共混物的超临界CO2微孔发泡研究徐久升摘要：以超临界CO2为物理发泡剂通过固态间歇发泡法制备了不同共混比例的聚苯硫醚／聚醚醚酮(PPS／PEEK)微孔材料。采用差示扫描量热法探讨了PPS／PEEK共混物的热性能，通过扫描电子显微镜观察分析了共混组成和饱和压力对微孔材料泡孔结构与分布的影响规律，并对微孔材料的冲击强度、介电常数和动态力学性能进行了研究。结果表明，共混使PPS相和PEEK相的结晶度增大，共混物中的气体饱和浓度随着PEEK组分含量的增加而增大。与纯PPS和PEEK相比，共混物中形成致密的多级泡孔结构。饱和压力越大则微孔材料的泡孔密度越大，且泡孔尺寸越小。微孔发泡使PPS／PEEK共混物的冲击强度增大，介电常数和储能模量降低。关键词：PPS／PEEK共混物；共混组成；微孔发泡；微观结构；性能StudyonMicrocellularFoamingofPoly(phenylenesulfide)／Poly(etheretherketone)BlendsUsingSupercriticalCarbonDioxideXuJiushengAbstract：Microcellularfoamsfrompolyphenylenesulfide／poly(ether-ether-ketone)(PPS／PEEK)blendswithvariousblendratiosusingthesolid-statebatchfoamingtechniquewithsupercriticalCO2asaphysical-blowingagent.Thethermalpropertieswerediscussedbyusingdifferentialscanningcalorimetry，andtheeffectsofblendcompositionandsaturationpressureonthecellularstructureanddistributionwereanalyzedwiththegraphsobservedbyscanningelectronicmicroscopy.Theimpactstrength，dielectricconstantanddynamicmechanicalpropertiesofthemicrocellularfoamswerealsoinvestigated.TheresultsshowthatblendingincreasethecrystallinitiesofPPSandPEEKphases.ThegasconcentrationinthePPS／PEEKblendsincreaseswiththeimprovedPEEKcontent.ComparedwithpurePPSandPEEK，thePPS／PEEKblendsexhibithierarchicalcellularstructures.Thecelldensityincreasesandthecellsizedecreaseswiththeincreasingsaturationpressure.Microcellularfoamingimprovestheimpactstrength，anddecreasesthedielectricconstantandstoragemodulusofPPS／PEEKblends.Keywords：PPS／PEEKblends；blendcomposition；microcellularfoaming；microstructure；property聚合物微孔材料具有冲击强度高、疲劳寿命长、比强度高、导热率和介电常数低等优异性能，在航空航天、汽车工业、绝缘材料、微电子封装和软性电路板等高新技术领域具有广阔的应用前景。目前对微孔聚合物的研究主要集中于通用聚合物，缺乏高性能聚合物及其共混物的微孔发泡研究。聚苯硫醚／聚醚醚酮(PPS／PEEK)共混物是一种耐热、耐腐蚀、高力学性能等综合性能十分优异的共混材料，PPS能够提供熔体流动性、耐化学腐蚀性、阻燃性、介电性能和成型精密性，而PEEK提供耐热性、冲击韧性和耐辐射性。采用超临界CO2制备PPS／PEEK共混物微孔材料，能够进一步减轻结构质量、提高冲击韧性、减小介电常数和介电损耗，也对多相／多组分结晶型聚合物共混物的微孔发泡具有重要的理论意义。笔者采用超临界CO2通过固态间歇发泡法制备PPS／PEEK共混物微孔材料，对PPS／PEEK共混物的微观相态结构和热性能进行了考察，研究了共混组成和饱和压力对PPS／PEEK共混物气体传质及微孔发泡行为的影响，并对微孔材料的冲击性能、介电性能和动态力学性能进行了探讨。1实验部分1．1主要原材料PPS粒料：HB–1，四川得阳化学有限公司；PEEK粒料：021G，长春吉大特塑工程研究有限公司；CO2(纯度为99.99%)：西安长特气体有限责任公司。1．2主要设备与仪器双螺杆挤出机：SHJ–95型，兰泰塑料机械有限责任公司；转矩流变仪–单螺杆挤出机：HAAKEPolyLabOS型，赛默飞世尔科技有限公司；永磁旋转搅拌高压釜：FYXD型，大连通产高压釜容器制造有限公司；超临界流体泵：S10SNXP1型，美国科学仪器公司；恒温加热磁力搅拌器：DF–101S型，郑州长城科工贸有限公司；扫描电子显微镜(SEM)：VEGA3LMH型，捷克TESCAN公司；差示扫描量热(DSC)仪：DSC1型，瑞士Mettler-Toledo公司；冲击试验机：QLB200×200×1型，深圳新三思材料检测有限公司；动态力学分析(DMA)仪：Q800型，美国TA公司；介电常数测量仪：AS2853A型，上海爱仪电子设备有限公司。2结论(1)采用熔融共混挤出法制得共混组成为10∶0，8∶2，5∶5，2∶8和0∶10的结晶性／结晶性PPS／PEEK共混物片材。共混使PPS相和PEEK相的结晶度增大。(2)共混组成和饱和压力对PPS／PEEK共混物中的CO2气体饱和浓度有重要影响。随着PEEK含量及饱和压力增大，共混物中的气体饱和浓度逐渐增大。(3)PPS与PEEK中的晶体结构、相界面、不同的基体强度及溶解度导致微孔材料中形成尺寸更小、密度更大的多级泡孔结构。随着饱和压力增大，微孔材料的泡孔密度逐渐增大，泡孔尺寸逐渐减小。(4)微孔发泡使PPS／PEEK共混物的冲击强度增大，使介电常数和储能模量降低。