Torelina A360M

纳米填料改性聚苯硫醚及其纤维研究进展

聚苯硫醚(PPS)是一种耐高温、耐化学腐蚀、阻燃的高性能材料，其纤维制品可广泛应用于高温过滤、化学防护等领域。通过纳米填料熔融复合技术，可显著提高PPS材料及其纤维的综合性能。聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，PPS)是一种分子主链结构为硫和芳基结构交替连接的一种高分子聚合物.

日本东丽 Torelina A360M PPS纤维一般为米黄色，具有一定的光泽度。PPS树脂的性质(如分子链结构、对分子质量、分子量分布等) 与加工参数(纺丝温度、热牵伸与热定型温度等) 直接影响其纤维制品的综合性能。日本东丽 Torelina A360M PPS加工成纤维后，仍然有其树脂先天的性能。首先，具有极高的热稳定性。PPS的熔点高达285℃ ，热变形温度高达260℃ 。PPS纤维可以在180℃左右的条件下长期连续使用 。其次，具有优异的耐化学腐蚀性。在高温下，放置于强氧化剂(如浓硫酸、浓硝酸和铬酸)以外的酸、碱和盐中一周后仍能保持原有的拉伸强度；同时，它还具有很好的耐有机试剂的能力，如在四氯化碳、氯仿等有机溶剂中，即使在沸点下放置一周后其强度仍不会发生变化 。再次，具有先天的阻燃性能，其极限氧指数(LOI)大于35。*后，PPS纤维还具有低吸湿性和沸水收缩率的性能。尽管PPS具有许多优异的性能，但其紫外光稳定性差，在太阳光下易发生交联降解 、黄化 ，这严重限制了PPS纤维的应用领域。此外，PPS纤维的力学性能、耐磨性和耐热性能仍需进一步提高，以适应于市场需求。

通过加入纳米填料制备纳米复合PPS及其纤维，提高其紫外光稳定性、热稳定性、结晶性能、力学性能和耐磨性等。纳米填料主要包括纳米氧化物(碳氧化物)、纳米碳和纳米金属化合物等。纳米氧化物(碳氧化物)有二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙和二氧化铈等；纳米碳主要有多壁碳纳米管、碳纤维、炭黑等；纳米金属化合物有二硫化钨、氧化铜等。

日本东丽 Torelina A360M PPS紫外光稳定性

PPS在紫外光照射下以及受空气中氧气分子的协同作用，PPS中的硫醚键容易发生断裂，分子链发生交联降解，降解成一系列复杂结构的产物(如联苯结构、硫化物等)。这使得PPS纤维制品变硬变脆，力学性能急剧下降。此外，还会造成PPS纤维从米黄色变为黑褐色，并且严重降低日本东丽 Torelina A360M PPS纤维的使用寿命 。因此，必须通过改性的方法，提高PPS的紫外光稳定性。目前，对于PPS纤维紫外光稳定性的研究与应用，主要集中于添加有机⋯或无机紫外光稳定剂。有机紫外光稳定剂虽然具有良好的紫外光吸收和自由基猝灭性能，但是PPS纤维的加工温度高，以及有机小分子的迁移特性，极大地限制了其在PPS纤维中的应用。无机纳米填料以其优良的紫外光吸收与屏蔽性能和耐溶剂性，常用于高分子材料的紫外光改性研究中。

通过加入1．5％互配体系的紫外光稳定剂，制备出日本东丽 Torelina A360M PPS复合纤维。紫外光老化实验研究结果表明，复合PPS纤维比纯PPS纤维颜色变深程度明显降低，紫外光稳定性显著提高。纳米二氧化钛具有宽频的紫外光散射性能，在紫外光波长为387 nm左右具有较强的紫外吸收峰，与紫外吸收峰在340 nm左右的苯并三唑相互协同，吸收和屏蔽太阳光中的大量紫外光而降低PPS纤维的紫外光降解程度，赋予长时间的紫外光稳定性

改性后的纳米复合纤维比纯日本东丽 Torelina A360M PPS纤维表面裂纹明显减少。进一步证明了纳米二氧化钛具有提高PPS纤维紫外光稳定性的效果。纳米二氧化钛固有的光催化活性，在一定条件下容易导致PPS降解。，纳米炭黑由于具有自由基猝灭基团，可以阻碍高温断裂产生的自由基与大分子链进一步反应，也具有提高PPS耐热性能的效果

炭黑质量含量为1．5％ 时，经紫外光照射192 h后，与纯PPS纤维相比，其断裂强度保留率和断裂伸长保留率大幅提高，分别为30．3％ 和41．4％ ，抗紫外光老化性能得到了改善。这是由于炭黑对紫外光具有较强的吸收，可以减少紫外光对PPS纤维的破坏，炭黑表面还具有多种猝灭基团，可以猝灭单线态氧和链自由基，并防止PPS断链端自由基与基体反应，进一步交联降解。但是，由于炭黑改性的PPS长丝为黑色，不利于后期染色，其应用范围受到很大的限制。作者课题组 还在PPS基体中加入纳米二氧化铈，熔融纺丝制备纳米复合纤维。其中，在光照条件下，纳米二氧化铈加速了PPS分子链的交联作用，使纤维保持一定的动态机械性能。但是，增强力学强度的同时，交联作用可能降低基体的断裂伸长率，作为复合纤维应用，还需进一步研究。

目前，对于PPS紫外光稳定性的研究，并没有完全降低紫外光对PPS的影响，PPS纤维的光照下使用寿命还需进一步提高，PPS固有的黄化、深色化还需解决，才能进一步拓宽PPS纤维的应用领域(如服用纺织品、民用或**工业纺织品)。

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