高温抗氧剂对聚苯硫醚结构与性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.014

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (4): 79-85.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.014

高温抗氧剂对聚苯硫醚结构与性能的影响

邢剑¹(), 张书诚¹, 余琴², 李长龙¹, 徐珍珍¹

^1.安徽工程大学，安徽省纺织结构复合材料国际合作研究中心，安徽芜湖 241000
^2.安徽职业技术学院纺织服装学院，合肥 230000

收稿日期:2020-12-01 出版日期:2021-04-26 发布日期:2021-04-21
基金资助:
安徽省自然科学基金(1804a09020077);安徽省高校自然科学研究重点项目(KJ2019A0154)

Effect of High Temperature Antioxidant on Structure and Properties of Polyphenylene Sulfide

XING Jian¹(), ZHANG Shucheng¹, YU Qin², LI Changlong¹, XU Zhenzhen¹

^1.International Cooperation Research Center of Textile Structure Composite Materials，Anhui Polytechnic University，Wuhu 241000，China
^2.College of Textile and Garment，Anhui Vocational and Technical College，Hefei 230000，China

Received:2020-12-01 Online:2021-04-26 Published:2021-04-21
Contact: XING Jian E-mail:xingjian@ahpu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

利用微型双螺杆挤出机将耐高温半受阻酚抗氧剂GA?80通过熔融共混与聚苯硫醚（PPS）复合，采用场发射扫描电子显微镜、热失重分析仪、差示扫描量热仪和X射线光电子能谱仪研究GA?80对PPS基复合材料的形态结构、结晶行为、热氧稳定性、氧化诱导温度和表面元素变化的影响。结果表明，GA?80与PPS基体存在较好的相容性，可在基体中均匀分散且无明显团聚；随着GA?80含量的提高，其对PPS结晶行为的影响从抑制结晶转为促进结晶，结晶温度和结晶度先降低后升高，过冷度先升高后降低；GA?80的引入可提高PPS基体的热氧稳定性，氧化诱导温度随着抗氧剂GA?80含量的增加而升高，当GA?80的含量为5 %时，PPS基复合材料的氧化诱导温度比纯PPS提高了19.4 ℃；GA?80的添加可限制PPS大分子链中S元素与环境中O元素的结合，抑制砜基的形成，消除PPS 氧化产生的自由基，进而提高PPS的耐氧化性。

关键词: 聚苯硫醚, 高温抗氧剂, 结晶性能, 氧化诱导温度, 耐氧化性

Abstract:

Aiming at the oxidation characteristics of polyphenylene sulfide （PPS）， a high temperature antioxidant GA?80 was used to compound with PPS by melt blending with a micro twin?screw extruder. The effect of GA?80 on the morphology， crystallization behavior， thermo?oxygen stability， dynamic oxidation induced temperature and surface element changes of PPS was investigated by field emission scanning electron microscopy， differential scanning calorimeter and X?ray photoelectron spectrometer. The results indicated that GA?80 had good compatibility with the PPS matrix and could be homogeneously dispersed in the matrix without obvious agglomeration. The effect of GA?80 on crystallization changed from inhibition to promotion with an increase in the content of GA?80. The crystallization temperature and crystallinity decreased at first and then tended to increase， whereas the degree of supercooling presented an opposite variation trend. The addition of GA?80 improved the thermal?oxygen stability of PPS， and the dynamic oxidation induced temperature of PPS increased with an increase in the content of GA?80. When the content of GA?80 was 5.0 wt%， the dynamic oxidation induced temperature increased by 19.4 ℃ compared to pure PPS. Moreover， GA?80 could inhibit the combination of S and O elements from the PPS macromolecular chains and environment， respectively， and it could also eliminate the free radicals to improve oxidation resistance.

Key words: polyphenylene sulfide, high temperature antioxidant, crystallization behavior, dynamic oxidation induced temperature, oxidation resistance

中图分类号:

TQ 326.5

邢剑, 张书诚, 余琴, 李长龙, 徐珍珍. 高温抗氧剂对聚苯硫醚结构与性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(4): 79-85.

XING Jian, ZHANG Shucheng, YU Qin, LI Changlong, XU Zhenzhen. Effect of High Temperature Antioxidant on Structure and Properties of Polyphenylene Sulfide[J]. China Plastics, 2021, 35(4): 79-85.

图/表 10

图1 有机抗氧剂GA?80的分子结构式

Fig.1 Structural formula of antioxidants GA?80

图2 抗氧剂GA?80的TG和DTG曲线

Fig.2 TG and DTG curves of antioxidants GA?80

图3 纯PPS 和PPSGx复合材料的SEM照片

Fig.3 SEM of pure PPS and PPSGx composites

图4 纯PPS和PPSGx的DSC曲线

Fig.4 DSC curves of pure PPS and PPSGx composites

样品	T_c/^oC	ΔH_c/J·g^-1	T_m/^oC	ΔH_m/J·g^-1	X_c/%	ΔT/^oC
PPS	221.1	43.6	277.2	36.3	46.8	56.1
PPSG_0.5	218.7	43.2	276.9	34.9	45.3	58.2
PPSG₁	215.9	43.6	275.9	32.9	42.9	60.0
PPSG₃	218.2	41.8	276.0	32.7	43.5	57.8
PPSG₅	223.6	44.5	277.2	39.3	53.4	53.6

表1 PPS及PPSGx复合材料的DSC曲线分析结果

Tab. 1 DSC characteristic parameters of PPS and PPSGx composites

图5 PPS及PPSGx的TG曲线

Fig.5 Thermal?oxidation weigh loss curves of PPS and PPSGx composites

样品	T_i /℃	T_5% /℃	T_15% /℃	T_30% /℃
PPS	483.4	510.4	531.2	553.3
PPSG_0.5	395.6	502.5	526.8	547.5
PPSG₁	385.2	503.4	528.7	551.5
PPSG₃	369.5	497.9	530.7	554.3
PPSG₅	379.6	495.5	526.8	551.1

表2 PPS及PPSGx复合材料的TG曲线分析结果

Tab.2 Thermal?oxidation weigh loss parameters of PPS and PPSGx composites

图6 PPS及PPSGx的氧化诱导温度曲线

Fig.6 Dynamic oxidation induction temperature curves of PPS and PPSGx composites

图7 PPS及PPSGx的XPS谱图

Fig.7 XPS of PPS and PPSGx composites

图8 PPS及PPSGx中S2p的XPS谱图

Fig.8 XPS of S2p in PPS and PPSGx composites

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高温抗氧剂对聚苯硫醚结构与性能的影响

Effect of High Temperature Antioxidant on Structure and Properties of Polyphenylene Sulfide

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