PPSBMx纳米复合材料流变性能分析改为PPSBMx纳米复合材料的流变性能研究

图3-8纯PPS树脂及PPSBMx纳米复合材料在300℃下G'、G"、η＊与ω的关系曲线(www.xing528.com)

测定分析聚合物的线性黏弹性行为是一种表征聚合物/MMT纳米复合材料的结构的有效的方式[79]。通过对复合材料进行动态频率扫描可以对Bz-MMT在PPS基体中的结构形成及PPS 分子链与Bz-MMT 片层表面的相互作用进行研究分析。图3-8 为300℃下纯PPS 树脂及PPSBMx纳米复合材料的储能模量（G'）、损耗模量（G"）和复数黏度（η*）与角频率（ω）之间的关系曲线。由图3-8（a）所示，PPS及PPSBMx纳米复合材料的G'和G"都随着ω增加而增长，这主要是由Bz-MMT片层之间的相互摩擦作用引起，PPSBMx纳米复合材料在剪切形变过程中，Bz-MMT片层会在一定程度上阻碍PPS 熔体的流动，并且片层与PPS分子链之间有较强的作用力，因此，纳米复合材料会表现出更高的模量。在低频区域内可以明显观察到PPSBMx纳米复合材料的G'随着Bz-MMT 的含量增加而增大且差异巨大。这是因为在低频区内，PPS分子链是完全松弛状态并表现出类均聚物的端基行为直至最低频率，PPS分子链的受限行为引起模量的提高；而在高频区域，PPS松弛过程会变短，频率成为影响模量的主要因素，所以，PPSBMx纳米复合材料与纯PPS树脂的差异会减小。也可以观察到，添加Bz-MMT后纳米复合材料的G'在低频区倾向形成一个平台，这表明一个从类液体松弛向类固体松弛的转变，这一现象可以归为Bz-MMT纳米片层在PPS基体中互穿网络结构的形成[138-139]。除此之外，从图3-8（b）也可以看出，随着Bz-MMT 含量的增加，G"也随之增大，但是增大的幅度较小，这是由于PPSBMx纳米复合材料的变化更多的是反映在G'而不是损耗模量G"[140]。

复数黏度（η*）是用来表征聚合物熔体流动性能的主要参数，其大小可以反映聚合物熔体中分子链段运动的难易程度。由图3-8（c）所示，在整个测试频率范围内，PPSBMx复合材料的η*随着Bz-MMT含量的增加而增大，这是因为Bz-MMT的片层对PPS大分子链的运动起阻碍作用，并有可能形成互穿网络结构使熔体流动困难，Bz-MMT的含量越高，这种阻碍作用越明显。PPS树脂的η*随ω 的增大而呈现先上升后下降的趋势，其在低频区形成了一个“高台”，属于牛顿流体行为，而后随着ω的增大而减小属于剪切变稀行为。Bz-MMT含量为0.5%的纳米复合材料的η*变化与纯PPS树脂类似，且在整个测试范围内，与纯PPS树脂相比，η*增加变化幅度很小。当Bz-MMT的含量增加到1%时，牛顿流体行为开始消失，表明Bz-MMT开始慢慢形成连续的互穿网络结构，当Bz-MMT的含量增加到3%及其以上时，PPPSBMx纳米复合材料只表现出剪切变稀行为[79]。PPSBMx纳米复合材料η*的增加以及G'在低频区域形成的类平台都可归因于Bz-MMT片层的纳米级分散和片层与PPS大分子间的相互作用。