PPS基熔融纺丝纤维的耐氧化性能分析

本章将PPS基熔融纺丝纤维在配制的混合酸溶液中90℃下浸泡处理48h，测量断裂强度保持率来表征PPS基熔融纺丝纤维的耐氧化性能。

（一）PPSBMx 复合熔融纺丝纤维的耐氧化性能

本章纺丝制备的PPS基熔融纺丝纤维因自制纺丝设备等因素，拉伸倍数过低且未经过热定型等后处理，从而结晶度较低。在90℃下混合酸热处理过程中，熔融纺丝纤维不仅会发生氧化反应，纤维结晶度等也发生变化，导致熔融纺丝纤维的性能发生改变，因此，纯PPS 纤维及PPSBMx熔融纺丝复合纤维也均在90℃下水浴中保持48h，水浴中热处理后的PPS基熔融纺丝纤维的断裂强度和断裂伸长率如图6-7所示。

图6-7　热处理后PPS及PPSBMx复合熔融纺丝纤维的力学性能

由图6-7可知，在90℃下水浴中热处理48h后，纯PPS及PPSBMx复合熔融纺丝纤维的力学性能发生了显著变化。纯PPS熔融纺丝纤维断裂强度从4.9cN/dtex提高到5.8cN/dtex，增加了18.4%，PPSBM0.5、PPSBM1和PPSBM3复合熔融纺丝纤维断裂强度分别从5.8cN/dtex、5.9cN/dtex、5.5cN/dtex增大为7.0cN/dtex、7.6cN/dtex和6.3cN/dtex，也是分别提高了20.7%、28.8%和14.5%，表明热处理后PPS 基熔融纺丝纤维的断裂强度显著提高。这是因为自制的PPS 基熔融纺丝纤维在纺丝过程中拉伸倍数较低且未经过热定型后处理，因此，纤维结晶度较低，而经过90℃下热处理后，PPS 基熔融纺丝纤维会发生再次结晶从而导致纤维断裂强度提高[9]。纯PPS及PPSBMx复合熔融纺丝纤维的断裂伸长率也发生了显著变化，纯PPS 熔融纺丝纤维的断裂伸长率从430.8%减小为410.8%，降低了约4.6%，PPSBM0.5、PPSBM1和PPSBM3复合熔融纺丝纤维的断裂伸长率分别从392.8%、414.3%和384.5%减小为313.9%、346.2%和325.3%，也是分别降低了20.1%、16.4%和15.4%，表明经过热处理后，PPS基熔融纺丝纤维的断裂伸长率减小、韧性变差，这也是因为熔融纺丝纤维结晶度提高导致的[185]。在此热处理的基础上，观察氧化处理后PPS基熔融纺丝纤维的力学性能保持率，图6-8和图6-9为纯PPS熔融纺丝纤维及PPSBMx复合熔融纺丝纤维氧化处理后的断裂强度和断裂伸长率的变化图。

图6-8　氧化处理前后PPS及PPSBMx熔融纺丝纤维的断裂强度变化

图6-9氧化处理前后PPS及PPSBMx熔融纺丝纤维的断裂伸长率变化

由图6-8可知，经过氧化处理后，PPS基熔融纺丝纤维的断裂强度都呈现下降的趋势，纯PPS熔融纺丝纤维从5.8cN/dtex减小为4.5cN/dtex，下降了约22.4%，PPSBM0.5、PPSBM1和PPSBM3复合熔融纺丝纤维的断裂强度分别从7.0cN/dtex、7.6cN/dtex和6.3cN/dtex减小为6.4cN/dtex、6.6cN/dtex和5.6cN/dtex，分别降低了8.6%、13.2%和11.1%，表明经过氧化处理后，PPSBMx复合熔融纺丝纤维的断裂强度保持率均高于纯PPS熔融纺丝纤维，其断裂强度也均高于纯PPS熔融纺丝纤维，这也表明了PPSBMx复合熔融纺丝纤维的耐氧化性能优于纯PPS熔融纺丝纤维，与第三章的分析相对应，Bz-MMT的添加可有效提高PPS熔融纺丝纤维的耐氧化能力。

由图6-9可以发现，经过氧化处理后，PPS熔融纺丝纤维和PPSBMx复合熔融纺丝纤维的断裂伸长率也都呈现下降趋势，纯PPS熔融纺丝纤维从410.8%减小为354.3%，降低了13.8%，PPSBM0.5、PPSBM1和PPSBM3复合熔融纺丝纤维的断裂伸长率分别由313.9%、346.2%和325.3%减小为267.1%、274.2%和278.1%，分别降低了14.9%、20.8%和14.5%，表明经过氧化处理后PPS基熔融纺丝纤维的韧性变差，这与PPS分子链的氧化断裂交联有关。(www.xing528.com)

（二）PPSBGx 复合熔融纺丝纤维的耐氧化性能

PPSBGx复合熔融纺丝纤维也均在90℃的水浴中热处理48h，其力学性能也发生了显著变化，水浴中热处理48h后的PPS基熔融纺丝纤维断裂强度和断裂伸长率如图6-10所示。

图6-10　热处理后PPS及PPSBGx复合熔融纺丝纤维的力学性能

由图6-10可知，PPSBGx复合熔融纺丝纤维经过水浴热处理后断裂强度和断裂伸长率也发生了显著变化。纯PPS熔融纺丝纤维的断裂强度是从4.9cN/dtex增大到5.8cN/dtex，提高了18.4%，PPSBG0.5、PPSBG1和PPSBG3复合熔融纺丝纤维的断裂强度则是分别从6.0cN/dtex、5.5cN/dtex、5.4cN/dtex 增大为7.0cN/dtex、6.1cN/dtex 和5.9cN/dtex，分别提高了16.7%、10.9%和9.3%，表明热处理后PPSBGx复合熔融纺丝纤维的断裂强度显著提高。这也是因为自制的PPS 基熔融纺丝纤维在纺丝过程中拉伸倍数较低且未经过热定型后处理，因此，纤维结晶度较低。经过90℃下热处理后，PPS基熔融纺丝纤维会发生再次结晶，从而导致纤维断裂强度的提高，而PPSBGx复合熔融纺丝纤维的断裂强度的提高程度低于纯PPS熔融纺丝纤维，这可以归为热处理前PPSBGx复合熔融纺丝纤维自身的结晶度较高，且BGN的均匀分散性能不如Bz-MMT好，热处理后增加的程度有限。纯PPS及PPSBGx复合熔融纺丝纤维的断裂伸长率也发生了显著变化，纯PPS熔融纺丝纤维的断裂伸长率从430.8%减小为410.8%，降低了约4.6%，PPSBG0.5、PPSBG1和PPSBG3复合熔融纺丝纤维的断裂伸长率分别从334.2%、358.8%和340.6%减小为284.6%、279.2%和254.4%，分别降低了14.8%、22.1%和25.3%，表明经过热处理后，PPSBGx复合熔融纺丝纤维与PPSBMx复合熔融纺丝纤维一样，断裂伸长率减小、韧性变差，这也是与熔融纺丝纤维结晶度提高有关。在此热处理的基础上，观察氧化处理后PPS基熔融纺丝纤维的力学性能保持率，图6-11和图6-12为纯PPS熔融纺丝纤维及PPSBGx复合熔融纺丝纤维氧化处理后的断裂强度和断裂伸长率的变化图。

图6-11　氧化处理前后PPS及PPSBGx熔融纺丝纤维的断裂强度变化

图6-12　氧化处理前后PPS及PPSBGx熔融纺丝纤维的断裂伸长率变化

由图6-11可以发现，PPSBGx复合熔融纺丝纤维经过氧化处理后的断裂强度也呈现下降趋势，纯PPS熔融纺丝纤维是从5.8cN/dtex减小到4.5cN/dtex，下降了22.4%，而PPSBG0.5、PPSBG1和PPSBG3复合熔融纺丝纤维的断裂强度则是分别从7.0cN/dtex、6.1cN/dtex和5.9cN/dtex减小到6.4cN/dtex、5.6cN/dtex和5.1cN/dtex，分别降低了8.6%、9.0%和13.6%。这也表明经过氧化处理后的PPSBGx复合熔融纺丝纤维的断裂强度保持率均高于纯PPS熔融纺丝纤维，氧化处理后的PPSBGx复合熔融纺丝纤维的断裂强度也均高于纯PPS熔融纺丝纤维，同时，也表明PPSBGx复合熔融纺丝纤维的耐氧化性能优于纯PPS熔融纺丝纤维，结合第四章的分析表明BGN的添加也可以提高PPS熔融纺丝纤维的耐氧化能力。

由图6-12也可以发现，PPSBGx复合熔融纺丝纤维经过氧化处理后的断裂伸长率也减小、韧性变差，纯PPS熔融纺丝纤维是从410.8%减小到354.3%，下降了13.8%，PPSBG0.5、PPSBG1和PPSBG3复合熔融纺丝纤维的断裂伸长率则是分别从284.6%、279.2%和254.4%减小到220.2%、213.7%和219.1%，分别降低了22.6%、23.4%和13.8%，这也是PPS分子链经氧化处理后断裂和交联导致的。

综上分析可知，PPSBMx和PPSBGx复合熔融纺丝纤维经氧化处理后断裂强度保持率均高于纯PPS熔融纺丝纤维，表明添加层状纳米颗粒可有效提高PPS熔融纺丝纤维的耐氧化能力。