新型聚苯硫醚复合涂层的制备和性能研究

data-full-width-responsive="true"> 聚苯硫醚( PPS) 是一种综合性能优异的结晶型热塑性树脂，其结构单元简单，有较强的结晶趋势和较大的结晶度，具有耐高温、耐腐蚀、绝缘和机械强度优良等性能。然而，由于其主链上存在大量苯环，使其脆性大，韧性较差，耐冲击强度较低，这在一定程度上限制了其应用。以PPS 为基体的复合材料是近年来的研究热点之一，其添加物种类很多，有机高分子材料是其中之一。聚苯酯是一种结晶型直链状线型高分子材料，在较大的温度范围内具有很好的力学性能，且耐蠕变性能好，PV( 速度与载荷之乘积) 极限值高，自润滑性能和耐磨性能优良。聚醚砜作为一种耐高温、无定形热塑性工程塑料，它具有优良的耐热性能、抗蠕变性能、物理力学性能、绝缘性能等，特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点。研究表明，聚苯酯( Ekonol) 和聚醚砜( PES) 的加入，能够有利于改善PPS 的耐热性、耐磨性和力学性能，降低制品成本。本文首次选用两种高性能的特种工程塑料聚醚砜( PES) 和聚苯酯( Ekonol) ，以及固体润滑剂石墨( G) 和二硫化钼( MoS2) ，共同改性PPS，以结合强度为评价标准和方法，优化设计涂料配方，研究影响涂层结合强度的各种因素，为研制同时具有良好力学性能和耐磨耐腐蚀性能的PPS 复合涂层材料和应用提供理论依据。1 试样制备及实验方法1 1 原料及试样制备试样基材选用?20 mm 30 mm Q235 钢; 涂层原料: 聚苯硫醚树脂( 灰白色粉末) ，四川德阳化学有限公司生产，过300 目; 聚苯酯树脂( 黄色粉末) ，蓝星( 成都) 新材料有限公司生产，过400目; 聚醚砜树脂( 白色粉末) ，长春吉大高新材料有限责任公司生产，过300 目; 石墨( 化学纯) ，上海胶体化工厂生产，过300 目; 二硫化钼( 化学纯) ，汕头市光华化学厂生产，过300 目; 其它助剂，市售。采用液相混合法对填料和基料粉末进行混合，根据文献和高聚物结晶的基本理论以及Ekonol 和PES 的性质，将G 和MoS2的含量固定为8%( 质量分数) ，且按G: MoS2 = 7: 1 配比( 质量比) ，确定Ekonol 和PES 的含量，如表1 所示。按表1 配方混合称取各种组分，置于球磨罐中球磨8 ～ 10 h，并调节乳液pH 值到7 左右，用乙醇调节粘度，得到适宜的悬浮液涂料。表1 PPS 复合涂层配方采用PPS 悬浮液浸涂法制备涂层。将经过去油、除锈、粗磨、喷砂等表面处理后的基材浸没在涂料中，缓慢抽提，待金属表面吸附的涂料流平，置于80 ℃烘箱中干燥20 min，使溶剂挥发完全，然后将涂覆好的试样置于电阻炉中加热交联固化，塑化好的工件从炉中取出，迅速放入冷水中淬火。经过多次涂覆即得实验所需涂层。1 2 实验方法采用HXD-1000B 型维氏显微硬度计测量涂层的显微硬度，选用载荷25 gf，保载时间5 s。根据GB /T 52102006《色漆和清漆拉开法附着力试验》，采用PWS-E100 型电液伺服动静万能试验机测定涂层的结合强度，并采用JSM-6490LA 型扫描电子显微镜( SEM) 观察涂层表面形貌。2 实验结果与讨论2 1 复合涂层力学性能表2 为PPS 复合涂层各配方的厚度、硬度、结合强度及破坏类型关系。从表2 可以看出，在涂层配方中，随着Ekonol 含量的增加，复合涂层的显微硬度增加。复合涂层的结合强度比纯PPS 的小，但在6 和7 配方中，涂层结合强度急剧减小，这可能是因为Ekonol 为难熔聚合物，在本实验的温度条件下不能熔融，且由于Ekonol 的含量过多，不能包络其他填料，在复合涂层中仍以颗粒状存在，导致结合强度显著减小，不能形成有效涂层。涂层的破坏形式从附着破坏为主到内聚破坏为主。表2 PPS 复合涂层各配方的厚度、硬度、结合强度及破坏类型关系2 2 涂料组成对结合强度的影响在固体润滑剂石墨和二硫化钼含量一定的条件下，研究涂料中PPS、PES 和Ekonol 的相对含量对涂层结合强度的影响。涂层厚度为200 m。2 2 1 Ekonol固定PES 含量( 质量分数) 为20%，G/MoS2含量为8%，其他助剂含量为2%，Ekonol 含量对涂层结合强度的影响示于图1。