PPSBMx纳米复合材料热稳定性分析

MMT片层具有良好的阻隔屏蔽作用，可阻隔延缓热量及分解产物的传递与扩散，因而与聚合物复合后可提高其热稳定性。然而，MMT经过有机改性剂改性后，其却有可能引起聚合物/MMT复合材料热稳定性的降低[80, 150-151]。一方面，有机改性剂的热分解温度较低，其分解产物可能会诱发或催化聚合物基体的分解；另一方面，MMT片层本身有可能作为聚合物降解的无机催化剂。PPS及PPSBMx纳米复合材料的TG和DTG曲线如图3-17所示，热分解参数列在表3-7中。

图3-17　PPS及PPSBMx纳米复合材料的TG和DTG曲线图

从图3-17 中可以看出PPS 树脂及PPSBMx复合材料的热分解过程均为一步分解过程，DTG曲线上只出现了一个大峰，Bz-MMT的添加可显著提高PPS的热稳定性。5%的热失重温度（T5%）常被用来看作材料的初始分解温度，从表3-7可以看出Bz-MMT的添加使PPS的初始分解温度显著增高，当Bz-MMT的含量为0.5%时，T5%提高了32.3℃，但是过量地添加Bz-MMT会使PPS的热稳定性降低，当Bz-MMT的含量为10%时，T5%甚至比纯PPS还要低1.6℃，这是因为大量的Bz-MMT中有机改性剂较低的热分解温度引起的。与纯PPS树脂相比，PPSBMx复合材料的T15%和T50%也分别提高了8~24℃和16~36℃。同时，PPSBMx的最大分解速率温度（Tmax）也比纯PPS显著提高，其与Bz-MMT的含量呈现先增大后降低的趋势，当Bz-MMT的含量为1%时，Tmax提高了25.5℃。蒙脱土片层对PPS热稳定性的增强作用可以归为蒙脱土片层起到了屏蔽阻隔的作用[152]，其限制了热分解过程中气体分解产物的扩散和逸出，同时延缓了热量的传递。除此之外，蒙脱土片层还可以促使PPS基体在热分解过程中形成保护性碳层，其可以延缓甚至隔绝热量及气体分解产物的扩散[153-155]，因而Bz-MMT的添加使PPS基体的热稳定性提高。

表3-7　PPS及PPSBMx 纳米复合材料的热分解参数

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续表

通常采用统计法[156-157]来计算聚合物树脂的耐热指数温度（THRI），可用来表征聚合物长时间工作的极限温度，THRI可根据式（3-8）计算：

式中：T5%、T30%分别为PPS热分解质量为5%和30%时的温度。

从表3-7可以发现PPSBMx纳米复合材料的THRI随着Bz-MMT含量的增加呈现先增大后减小的趋势，这一现象也表明PPSBMx纳米复合材料的耐热性也是随着Bz-MMT含量的增加先提升后下降，当Bz-MMT的含量为1%时，PPSBM1的THRI比纯PPS树脂提高了约14℃，耐热性得到了显著提升。