張群安 杜朝軍 汪世龍

摘 要：經(jīng)表面處理后的納米二氧化硅、聚氨酯彈性體、聚苯硫醚在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出，而后制備出標(biāo)準(zhǔn)樣條，測(cè)得其力學(xué)性能，結(jié)果顯示：PU對(duì)于體系的韌性提高起主要作用，而納米二氧化硅在保持體系韌性的前提下，對(duì)于提高體系的強(qiáng)度所起作用更大一些；納米二氧化硅在含量為3%時(shí)，PU含量范圍在5%時(shí)，復(fù)合材料的綜合性能較好。

關(guān)鍵詞：聚苯硫醚；納米二氧化硅；聚氨酯彈性體；增韌改性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.018

1 概述

無機(jī)納米剛性微粒是近幾年逐步成為研究熱點(diǎn)的新興材料。由于納米粒子尺寸小、比表面大，表面能很高，其表面的原子所占比例大、活性高。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原料

聚苯硫醚（簡(jiǎn)稱PPS）粒料，外觀棕色透明，內(nèi)鄉(xiāng)縣烏克生物化學(xué)制品有限公司提供；PU：杜邦Dow彈性體公司；其它各類試劑及助劑，均為市售。

2.2 試樣制備

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)聚氨酯（簡(jiǎn)稱PU）彈性體加入量三個(gè)水平：3%，5%，10%；加納米SiO2三個(gè)水平：3%，5%，10%；將PU、PPS及處理后的納米SiO2按表1的配方比例在高速混合機(jī)（SHR-10A型）內(nèi)與助劑混合10min。然后經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融，擠出造粒，樣品干燥后在注塑機(jī)上注射成標(biāo)準(zhǔn)樣條。

2.3 樣品的分析與測(cè)試

沖擊性能：按GB/Tl843-80測(cè)試；拉伸性能：用深圳新三思電子拉力機(jī)（4045型）按GB/T1040-1992，GB/T1042-79測(cè)試，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能：由日本島津公司出產(chǎn)的AG-10TA按GBl039-79測(cè)試。

3 結(jié)果與討論

3.1 PU對(duì)復(fù)合材料性能的影響

從表1可以看出，對(duì)于納米二氧化硅含量為3%二元體系，添加第三組分PU后，比較序號(hào)為2、8、15、13的樣條，其沖擊強(qiáng)度提高特別明顯，其含量與體系的沖擊強(qiáng)度近乎呈線性關(guān)系，當(dāng)PU含量為10%時(shí)，體系的沖擊強(qiáng)度為85.70KJ/m2，對(duì)于PPS/nano-SiO2兩相體系，其沖擊強(qiáng)度為69.59KJ/m2，提高了約23%。

從表1還可以看出，添加少量PU對(duì)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度影響不大，隨PU含量的不斷增加，拉伸強(qiáng)度和彈性模量則下降。

3.2 納米SiO2對(duì)復(fù)合材料性能的影響

對(duì)于PPS/PU/納米SiO2增韌體系，沖擊強(qiáng)度是表征其性能的重要指標(biāo)，由表1可以看出，對(duì)于PU含量為3%和10%的復(fù)合體系，隨著納米SiO2含量的增加，復(fù)合體系的沖擊強(qiáng)度不斷降低，這是因?yàn)殡S著納米SiO2含量的增加，分散在基體中的剛性粒子數(shù)目越來越多，導(dǎo)致材料的脆性增加，韌性降低。

3.3 納米SiO2與彈性體PU對(duì)PPS的協(xié)同增韌作用

綜合分析數(shù)據(jù)以后，認(rèn)為PU對(duì)于體系的增韌貢獻(xiàn)較大，而納米SiO2在保持體系韌性的前提下，對(duì)于提高體系的強(qiáng)度所起作用更大一些。為此，我們將納米SiO2的含量確定為3%，將PU的含量設(shè)為3%、5%、10%對(duì)比其性能。

4 結(jié)論

（1）PPS/PU/ nano-SiO2三元共混體系中的納米SiO2和PU對(duì)基體PPS的剛性和韌性均有顯著的改變。通常PU對(duì)于體系的增韌貢獻(xiàn)更大，而納米SiO2在保持體系韌性的前提下，對(duì)于提高體系的強(qiáng)度貢獻(xiàn)更大一些。

（2）綜合PU及納米SiO2對(duì)復(fù)合體系的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等的影響來看，納米SiO2含量為3%、PU含量為5%時(shí)，復(fù)合材料的綜合性能較好，存在一個(gè)最佳值。

（3）PU與納米SiO2粒子對(duì)PPS基體起到協(xié)同增韌作用。由于PU與納米SiO2粒子形成核-殼結(jié)構(gòu)，一方面提高了納米SiO2粒子與基體的界面結(jié)合，同時(shí)也增大了彈性體PU在復(fù)合材料中的有效體積，相當(dāng)于增加了彈性體的含量。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：張群安（1966-），男，河南新野人，碩士，副教授，研究方向：高分子材料、環(huán)保。