高性能聚苯硫醚樹脂合成、改性及性能研究.pdf

1、本論文旨在探索結晶Na2S法制備線性高分子量聚苯硫醚(PPS)樹脂合成技術，研究PPS鏈增長受限因素，實現(xiàn)高性能樹脂制備;并以低分子成纖PPS為基質，利用不同空間結構的石墨烯、碳納米管和足球烯為改性劑，采用溶液法制備納米粒子分散性良好的復合材料，研究納米粒子對PPS材料的熱穩(wěn)定性、結晶行為、機械性能以及導電能力等性能的影響機制，以實現(xiàn)低端樹脂高端利用。主要研究內容以及結論如下:
　　首先，明確了結晶Na2S最佳脫水工藝條件:NMP

2、用量n(NMP/Na2S)=3.0，脫水溫度T=200℃，脫水時間2h，NaOH用量0.05mol，脫水率達到85％以上，NMP損失率低于3.5％;系統(tǒng)研究導致PPS分子鏈增長受限的主要因素包括:原料P-DCB中包含1-氯苯、鄰二氯苯、1，2，4-三氯苯等雜質引起PPS分子鏈提前封端或端基環(huán)化，導致分子鏈反應終止;研究了原料Na2S和助劑Na3PO4中雜質Mg2+和Ca2+等抑制PPS分子鏈增長的因素;分析了高溫條件下，Na2S誘導NM

3、P開環(huán)生成4-（N-甲基胺基）丁酸鈉(SMAB)阻止鏈增長的機理。優(yōu)化了PPS鏈反應的最佳條件:N-甲基吡咯烷酮/對二氯苯（NMP/P-DCB）=0.4L/mol，選擇無水Na3PO4為助劑，P-DCB為封端試劑等， Mw達3.0×104g· mol-1以上，分子分布范圍(PD)在2.1附近。確立了NMP-H2O體系分離PPS低聚物和雜質，有效除去無機鹽和有機低聚物等雜質，純化后PPS樹脂Mw顯著提高，MW達6.9×104g·mol-1

4、，PD在1.9附近，并成功進行了50t/a規(guī)模的工業(yè)化生產。
　　然后，以低分子量PPS為基質，采用溶液法成功制備碳納米顆粒分散性良好的PPS/EGO,PPS/REGO,PPS/MWCNTs-OH,PPS/MWCNTs-COOH以及PPS/C60納米復合材料，利用FT-IR，XRD以及XPS等手段表征，發(fā)現(xiàn)REGO和C60納米顆粒是通過與PPS基體形成穩(wěn)定的離域p-π/π-π共軛體系實現(xiàn)碳納米顆粒在PPS基體中的有效分散;EGO納

5、米顆粒是通過與PPS基體之間化學鍵鍵合的方式實現(xiàn)碳納米顆粒在PPS基體中的高度有效分散;MWCNTs-OH和MWCNTs-COOH納米顆粒與PPS基體之間通過氫鍵作用力實現(xiàn)碳納米顆粒在PPS基體中的有效分散，且MWCNTs-COOH納米顆粒與PPS基體之間氫鍵結合力更強，分散效果更佳。適量摻雜EGO、REGO、MWCNTs-OH、MWCNTs-COOH以及C60納米顆粒能夠有效增強PPS材料的熱穩(wěn)定性、力學性能以及導電性能，適量摻雜EG