增强型复合材料，gpps专用增韧剂
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|珠海万通特种工程塑料有限公司等部门采用熔融共混的方法制备了不同树脂配比的聚苯硫醚（PPS）/液晶聚合物（LCP）复合材料和玻璃纤维（GF）增强复合材料，然后对树脂进行了研究。研究了PPS/LCP复合材料结晶性能、GF增强复合材料力学性能和焊缝性能的影响，以及PPS/LCP复合材料两相微观结构和GF/树脂界面的影响。我们观察了GF 增强复合材料性能的根本原因并分析了其影响。通过比较各种添加剂对GF增强PPS/LCP复合材料机械强度和焊缝强度的影响，最终制备出兼具力学性能和焊缝性能的PPS/LCP复合材料，并推广PPS的使用。 /我们通过将LCP材料应用于复杂结构和大型零件提供了新的思路。
1 样品制备：将PPS和LCP按照不同质量分数在高速混合机中混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中进行熔融混合，通过圆形模头将熔体挤出成条状。水浴切割，用造粒机造粒，得到PPS/LCP复合颗粒。其中，挤出螺杆转速为300r/min，加工温度为260310。 PPS和LCP采用高速混合机按质量分数混合均匀，然后与40%质量分数的GF在双螺杆挤出机中熔融混合，水浴冷却造粒，即为GF增强PPS/LCP获得复合颗粒。
2.分别制备LCP质量分数为5%、10%、20%、30%、50%、70%、80%、90%、95%的PPS/LCP复合材料的结晶行为。不同LCP含量的PPS/LCP复合材料的DSC曲线如图1所示。
从图1a可以看出，在280时存在明显的PPS熔融峰，并且随着LCP质量分数从5%增加到95%，PPS熔融峰的强度逐渐降低，最终消失。随着LCP含量的增加，PPS含量逐渐减少，复合材料的结晶度逐渐降低。另外，在第一次加热曲线中，在125处可以看到明显的低温结晶峰，这是由于PPS的结晶度较大，而PPS/LCP复合材料在水浴中快速冷却。 PPS在加热过程中会再次结晶，形成低温结晶峰。当LCP质量分数增加到70%以上时，复合材料的冷结晶峰消失，因为复合材料的整体结晶度变低，PPS由于LCP链段的影响不再再结晶。从图1b可以看出，当LCP质量分数为5%时，冷却曲线呈现明显的双峰结构，分别在205和228出现两个结晶峰。这是由于LCP的异相成核效应。这保证了PPS基体中与LCP树脂接触的PPS在冷却过程中首先结晶，从而产生较高的结晶温度，而其他位置的PPS则根据自成核机制继续结晶，稍后成核。因此，结晶温度会较低。随着LCP质量分数从10%增加到20%，复合材料的结晶峰逐渐收敛为单峰，并且由于复合材料中LCP含量的增加，结晶温度显着升高。随着异相成核效应变得更加明显，PPS 的结晶温度升高。当LCP质量分数增加到30%以上时，如果复合材料中LCP含量过高，会发生LCP链的分段，复合材料的结晶峰强度会逐渐降低，结晶温度也会逐渐降低。 PPS链段相互缠结，PPS链段喷射到晶格中的过程受到抑制，从而降低了PPS的结晶能力，并逐渐降低了结晶温度。同时，随着复合材料中PPS含量的逐渐降低，复合材料的结晶度越来越小，复合材料的结晶峰强度也越来越低。从图1c中可以看出，在第二次加热曲线中，由于缓慢的冷却过程和LCP的异相成核效应，复合材料的低温结晶峰消失，仅保留PPS的单一熔融峰。熔融峰强度随着LCP含量的增加而增加，而峰强度则降低。
3GF 改善了PPS/LCP 复合材料的机械和熔接线性能。 PPS/LCP复合材料可以结合两种树脂的优点。但在实际产品应用过程中，纯树脂的性能很难满足实际要求。一般来说，您应该使用GF 来增强更改。另外，随着现代工业技术的发展，塑料零件的结构越来越复杂，零件成型过程中不可避免地会形成熔接痕，而熔接痕的强度将直接影响应用范围产品的决定。材料。因此，我们分别制备了40%GF增强的PPS复合材料和40%GF增强的LCP复合材料，并对两种GF增强复合材料的力学性能进行了测试，结果如表1所示。
对表1中数据的简单比较表明，GF增强PPS复合材料的拉伸强度、弯曲强度和密度与GF增强LCP复合材料接近。两种GF增强复合材料的悬臂梁缺口冲击强度是相同的。虽然GF得到增强，但LCP复合材料的弯曲模量更高。因此，进一步研究了两种GF增强复合材料熔接线的力学性能，结果如图2所示。
从图2可以看出，GF增强LCP复合材料的熔接线拉伸强度和弯曲强度明显低于GF增强PPS复合材料。 GF增强LCP复合材料的熔接线拉伸强度仅为18 MPa，较差的熔接线性能也限制了LCP在结构复杂的塑料件中的应用。进一步研究了不同LCP含量的GF增强PPS/LCP复合材料的力学性能和焊缝拉伸强度。不同LCP含量的GF增强PPS/LCP复合材料的力学性能和焊缝拉伸强度如图3所示。
从图3a可以看出，随着LCP含量的增加，PPS/LCP复合材料的拉伸强度和弯曲强度逐渐下降，弯曲模量逐渐增大。从以上分析可以看出，GF增强PPS和GF增强LCP复合材料的强度非常接近。生产出GF增强PPS/LCP复合材料后，复合材料的强度没有保持，例如当LCP质量分数为10%时，GF增强PPS/LCP复合材料的拉伸强度为165MPa，弯曲强度分别为165 MPa和236 MPa，低于GF增强PPS复合材料，LCP无原位增强作用，当LCP质量分数为30%时，复合材料的拉伸强度为145 MPa，弯曲强度为226MPa，但强度较低。从图3b中可以看出，GF增强PPS/LCP复合材料的熔接线拉伸强度随着LCP含量的增加呈现先下降后增加的趋势。当LCP质量分数小于30%时，GF增强PPS/LCP复合材料的焊缝拉伸强度优于GF增强LCP复合材料（18 MPa），但GF增强PPS/LCP的焊缝拉伸强度复合材料的强度仍较低，例如当LCP质量分数为30%时，GF增强PPS/LCP复合材料的焊缝拉伸强度仅为32 MPa，仍处于较低水平。在
4GF增强PPS/LCP复合材料的界面形貌及界面增容方法图4所示为不同LCP含量的PPS/LCP复合材料横截面微观形貌观察结果。
从图4a可以看出，当LCP的质量分数为30%时，LCP在PPS基体中呈现出典型的“海岛结构”。 LCP呈球形均匀分散在PPS基体内，但它们之间存在明显的相界面和明显的相分离。这表明LCP与PPS树脂的界面结合作用较小，两相界面结合较差，复合材料的强度降低。此外，LCP 的原位增强效果也会丧失，因为LCP 在PPS 基体中呈现球形结构，而不是针状或纤维结构。当LCP质量分数增加到50%时，LCP和PPS两种基体形成共连续结构，但相界面仍然透明，界面结合较差。当LCP的质量分数达到70%时，明显的两相结构变得难以观察到，因为LCP的高流速包裹在PPS周围，使得难以区分两相。图5显示了进一步观察GF增强PPS、GF增强LCP和GF增强PPS/LCP复合材料中GF和树脂基体界面的结果。
从图5a可以看出，GF增强PPS复合材料的GF表面粗糙，附着有大量PPS树脂。这表明PPS和GF之间的表面结合作用较强，因此具有良好的强度。从图5e可以看出，GF增强LCP复合材料的GF表面光滑，仅附着少量树脂，表明LCP树脂与GF之间的表面结合较差。这是因为随着LCP含量的增加，GF增强PPS/LCP复合材料的GF表面（如图5b、图5c和图5d所示）变得越来越光滑，基体树脂之间的界面结合增强。导致这样一个事实GF 变得更糟。因此，GF增强PPS/LCP复合材料的力学性能不高。综合上述PPS/LCP复合材料两相界面以及树脂与GF界面的显微形貌观察可知，LCP与PPS之间的界面结合较差，LCP与GF之间的界面结合也较差。它状况良好。也较弱，影响PPS/LCP复合材料的力学性能和焊缝的力学性能。因此，优化相界面相互作用的方法一直是研究的重点。经过筛选各种添加剂，选择E-MA-GMA和EP作为PPS/LCP复合材料的界面相容剂。在PPS/LCP质量比为70/30的GF增强PPS/LCP复合材料中添加质量分数2%的E-MA-GMA和EP，提高树脂/GF/助剂质量比=58 /40/制备2种新型GF增强PPS/LCP复合材料添加添加剂前后GF增强PPS/LCP复合材料的力学性能和焊缝拉伸强度如图6所示。
从图6可以看出，添加E-MA-GMA的GF增强PPS/LCP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和焊接强度均明显低于不含添加剂的GF增强PPS/LCP复合材料的对照样品拉线强度低是由于E-MA-GMA不能对PPS/LCP复合材料的相界面带来增容作用，而是由于E-MA-GMA的性能较差，导致复合材料的强度较低。 E-MA-GMA本身表明它已经减少。在GF增强的PPS/LCP复合材料中添加EP后，新型复合材料的拉伸强度从148 MPa提高到178 MPa，弯曲强度从226 MPa提高到252 MPa，焊缝拉伸强度也得到改善。从31MPa增加到70MPa。这表明EP对GF增强PPS/LCP复合材料的界面具有显着的增容作用，优化了树脂两相界面和树脂-玻璃纤维界面的结合，大大提高了新型复合材料的性能。表明它有所改善。添加EP的GF增强PPS/LCP复合材料的熔接线拉伸强度较普通GF增强LCP复合材料的熔接线拉伸强度（18 MPa）显着提高，且优于熔接线拉伸强度。 /LCP复合材料克服了LCP熔接线强度低的缺点，同时复合材料的力学性能优于单树脂GF增强复合材料。一种兼顾力学性能和焊缝性能的新型GF增强PPS/LCP复合材料，可应用于各种结构复杂、尺寸较大的塑料制件，进一步扩大了材料的应用范围，提高了应用价值。这是材料。
5 结论(1) LCP对PPS结晶的影响与LCP含量有关，LCP质量分数