胡澤旭,孟 思,周 哲,陳 龍,陳彥模,張 瑜,朱美芳

(東華大學(xué)材料學(xué)院 纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 201620)

1 前 言

聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，PPS)是一種分子主鏈結(jié)構(gòu)為硫和芳基結(jié)構(gòu)交替連接的一種高分子聚合物，式(1)是其分子通式。

PPS纖維作為一種高性能的纖維，1973年美國Philips Fibers公司最先推出了PPS纖維產(chǎn)品。1987年日本東麗、吳羽化工、東洋紡等公司也相繼推出各自的PPS纖維產(chǎn)品。至今，日本東麗公司和中國四川德陽公司實(shí)現(xiàn)了PPS長絲的工業(yè)化生產(chǎn)。PPS纖維具有良好的耐熱性、阻燃性和耐化學(xué)腐蝕性，被廣泛應(yīng)用于濕法過濾領(lǐng)域中化學(xué)品過濾、火力發(fā)電領(lǐng)域高溫?zé)焿m過濾和城市垃圾焚燒爐尾氣處理。由此，PPS纖維獲得了快速的發(fā)展，需求量以每年15%的速率迅速增加。預(yù)計(jì)到2015年全球PPS纖維的年需求量大約為300萬t[1]。

PPS纖維一般為米黃色，具有一定的光澤度。PPS樹脂的性質(zhì)(如分子鏈結(jié)構(gòu)、對(duì)分子質(zhì)量、分子量分布等)[2]與加工參數(shù)(紡絲溫度、熱牽伸與熱定型溫度等)[3-5]直接影響其纖維制品的綜合性能。PPS加工成纖維后，仍然有其樹脂先天的性能。首先，具有極高的熱穩(wěn)定性。PPS的熔點(diǎn)高達(dá)285 ℃，熱變形溫度高達(dá)260 ℃。PPS纖維可以在180 ℃左右的條件下長期連續(xù)使用[1]。其次，具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性。在高溫下，放置于強(qiáng)氧化劑(如濃硫酸、濃硝酸和鉻酸)以外的酸、堿和鹽中一周后仍能保持原有的拉伸強(qiáng)度；同時(shí)，它還具有很好的耐有機(jī)試劑的能力，如在四氯化碳、氯仿等有機(jī)溶劑中，即使在沸點(diǎn)下放置一周后其強(qiáng)度仍不會(huì)發(fā)生變化[6]。再次，具有先天的阻燃性能，其極限氧指數(shù)(LOI)大于35[7]。最后，PPS纖維還具有低吸濕性和沸水收縮率的性能。盡管PPS具有許多優(yōu)異的性能，但其紫外光穩(wěn)定性差，在太陽光下易發(fā)生交聯(lián)降解[8-10]、黃化[11]，這嚴(yán)重限制了PPS纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，PPS纖維的力學(xué)性能、耐磨性和耐熱性能仍需進(jìn)一步提高，以適應(yīng)于市場需求。

本文主要介紹通過加入納米填料制備納米復(fù)合PPS及其纖維，提高其紫外光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、結(jié)晶性能、力學(xué)性能和耐磨性等。納米填料主要包括納米氧化物(碳氧化物)、納米碳和納米金屬化合物等。納米氧化物(碳氧化物)有二氧化硅、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化鈰等；納米碳主要有多壁碳納米管、碳纖維、炭黑等；納米金屬化合物有二硫化鎢、氧化銅等。

2 紫外光穩(wěn)定性

PPS在紫外光照射下以及受空氣中氧氣分子的協(xié)同作用，PPS中的硫醚鍵容易發(fā)生斷裂，分子鏈發(fā)生交聯(lián)降解，降解成一系列復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物(如聯(lián)苯結(jié)構(gòu)、硫化物等)。這使得PPS纖維制品變硬變脆，力學(xué)性能急劇下降。此外，還會(huì)造成PPS纖維從米黃色變?yōu)楹诤稚?，并且?yán)重降低PPS纖維的使用壽命[8-10]。因此，必須通過改性的方法，提高PPS的紫外光穩(wěn)定性。目前，對(duì)于PPS纖維紫外光穩(wěn)定性的研究與應(yīng)用，主要集中于添加有機(jī)[11-12]或無機(jī)紫外光穩(wěn)定劑。有機(jī)紫外光穩(wěn)定劑雖然具有良好的紫外光吸收和自由基猝滅性能，但是PPS纖維的加工溫度高，以及有機(jī)小分子的遷移特性，極大地限制了其在PPS纖維中的應(yīng)用。無機(jī)納米填料以其優(yōu)良的紫外光吸收與屏蔽性能和耐溶劑性，常用于高分子材料的紫外光改性研究中。

作者課題組[13]首先填充納米二氧化鈦和苯并三唑，對(duì)PPS纖維進(jìn)行改性。通過加入1.5%互配體系的紫外光穩(wěn)定劑，制備出PPS復(fù)合纖維。紫外光老化實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，復(fù)合PPS纖維比純PPS纖維顏色變深程度明顯降低，紫外光穩(wěn)定性顯著提高。納米二氧化鈦具有寬頻的紫外光散射性能，在紫外光波長為387 nm左右具有較強(qiáng)的紫外吸收峰，與紫外吸收峰在340 nm左右的苯并三唑相互協(xié)同，吸收和屏蔽太陽光中的大量紫外光而降低PPS纖維的紫外光降解程度，賦予長時(shí)間的紫外光穩(wěn)定性。同時(shí)，四川大學(xué)葉光斗課題組[14]通過加入不同含量的納米二氧化鈦，通過熔融紡絲，制備具有抗紫外功能的PPS長絲。經(jīng)過192 h的紫外光照射后，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的TiO2的PPS纖維的斷裂強(qiáng)度保留率和斷裂伸長保留率分別為66.7%和70.5%，明顯高于純PPS纖維的39.1%和26.6%。通過SEM觀察可以看出，改性后的納米復(fù)合纖維比純PPS纖維表面裂紋明顯減少。進(jìn)一步證明了納米二氧化鈦具有提高PPS纖維紫外光穩(wěn)定性的效果。納米二氧化鈦固有的光催化活性，在一定條件下容易導(dǎo)致PPS降解。因此，作者課題組在粒徑為25 nm金紅石型二氧化鈦表面包覆二氧化硅，并接枝γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。納米復(fù)合材料SiO2@TiO2在降低納米二氧化鈦催化活性的同時(shí)，降低納米二氧化鈦的極性，提高納米二氧化鈦的分散性(如圖1所示)。制備的PPS/ SiO2@TiO2納米復(fù)合纖維斷裂強(qiáng)度為3.5cN/dtex，模擬太陽光照射72 h后，其力學(xué)性能保持率為83.6%，高于純PPS的71.5%。

圖1 PPS/SiO2@TiO2納米復(fù)合材料的SEM照片F(xiàn)ig.1 SEM image of PPS/SiO2@TiO2 nanocomposite

此外，王升等[15]研究了納米色素炭黑對(duì)PPS纖維的改性。研究表明，炭黑質(zhì)量含量為1.5%時(shí)，經(jīng)紫外光照射192 h后，與純PPS纖維相比,其斷裂強(qiáng)度保留率和斷裂伸長保留率大幅提高，分別為30.3%和41.4%，抗紫外光老化性能得到了改善。這是由于炭黑對(duì)紫外光具有較強(qiáng)的吸收，可以減少紫外光對(duì)PPS纖維的破壞，炭黑表面還具有多種猝滅基團(tuán)，可以猝滅單線態(tài)氧和鏈自由基，并防止PPS斷鏈端自由基與基體反應(yīng)，進(jìn)一步交聯(lián)降解。但是，由于炭黑改性的PPS長絲為黑色，不利于后期染色，其應(yīng)用范圍受到很大的限制。作者課題組[16]還在PPS基體中加入納米二氧化鈰，熔融紡絲制備納米復(fù)合纖維。其中，在光照條件下，納米二氧化鈰加速了PPS分子鏈的交聯(lián)作用，使纖維保持一定的動(dòng)態(tài)機(jī)械性能。但是，增強(qiáng)力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí)，交聯(lián)作用可能降低基體的斷裂伸長率，作為復(fù)合纖維應(yīng)用，還需進(jìn)一步研究。

目前，對(duì)于PPS紫外光穩(wěn)定性的研究，并沒有完全降低紫外光對(duì)PPS的影響，PPS纖維的光照下使用壽命還需進(jìn)一步提高，PPS固有的黃化、深色化還需解決，才能進(jìn)一步拓寬PPS纖維的應(yīng)用領(lǐng)域(如服用紡織品、民用或軍用工業(yè)紡織品)。

3 耐熱氧性

PPS的耐熱氧性差，這是由于PPS分子鏈結(jié)構(gòu)中存在硫醚弱鍵，在加工或制品使用中的高溫情況下，空氣中的氧分子會(huì)進(jìn)攻硫醚鍵，造成分子鏈發(fā)生復(fù)雜的交聯(lián)和降解，最后導(dǎo)致纖維制品的變硬變脆，使用壽命急劇下降。因此，必須通過物理或化學(xué)改性，提高PPS的抗熱氧性能。目前，比較常用的改性方法主要是加入小含量的添加劑?？篃嵫跣缘奶砑觿┲饕袃纱箢悾缬袡C(jī)抗氧劑和無機(jī)納米粒子。有機(jī)抗氧劑的分散性好、效果佳，但制品在使用過程中，容易產(chǎn)生析出現(xiàn)象，而且PPS的紡絲溫度較高，適用的小分子抗氧化劑較少，因此有一定的缺陷。因此，納米填料/PPS復(fù)合纖維的耐熱氧性研究，受到了研究人員的廣泛關(guān)注。

盛向前等[17]通過在PPS上加入SiO2制備母料，然后熔融紡絲制備SiO2/PPS復(fù)合纖維。通過研究表明，相比純PPS纖維在180 ℃高溫下，力學(xué)性能急劇下降，復(fù)合纖維在240 ℃的高溫下處理后，其力學(xué)強(qiáng)度不降反升。因此，SiO2/PPS復(fù)合纖維的使用溫度提高了60 ℃。祝萬山等[18]把有機(jī)抗氧化劑與納米蒙脫土加入PPS中，熔融紡絲制備抗氧化PPS纖維。通過等溫氧化24 h后，復(fù)合纖維的使用溫度提高到200～220 ℃。復(fù)合纖維中的抗氧化劑主要起到鏈終止劑和過氧化物分解劑的作用。而納米蒙脫土易與無機(jī)或有機(jī)陽離子相互作用，從而與抗氧化劑協(xié)同效應(yīng)起到氧清除作用。

此外，納米炭黑由于具有自由基猝滅基團(tuán)，可以阻礙高溫?cái)嗔旬a(chǎn)生的自由基與大分子鏈進(jìn)一步反應(yīng)，也具有提高PPS耐熱性能的效果[15]。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%炭黑的改性PPS纖維耐熱性效果較明顯。Mohammed Naffakh[19]還通過添加聚醚酰亞胺修飾的單壁碳納米管(SWCNT-PEI)和富勒烯二硫化鎢(IF-WS2)對(duì)PPS進(jìn)行改性。由表1所示，當(dāng)添加的SWCNT-PEI的質(zhì)量含量(下同)為0.5%和2.0%時(shí)，PPS的熱降解溫度分別提高了11 ℃和20 ℃。當(dāng)SWCNT-PET與IF-WS2含量分別為1.5%和0.5%時(shí)，復(fù)合材料的熱降解溫度達(dá)到最高，相比純PPS(459 ℃)提高了27 ℃。這是由于SWCNT-PEI與IF-WS2良好地分散于PPS基體中，由于SWCNT表面具有許多活性基團(tuán)，可以與熱降解的自由基反應(yīng)，有效地阻礙自由基進(jìn)一步與大分子鏈反應(yīng)，防止進(jìn)一步發(fā)生降解。另外，SWCNT 和IF-WS2具有良好的導(dǎo)熱性，兩者協(xié)同作用，可以將基體中的熱量耗散到空氣中，降低基體溫度。兩個(gè)效果相互作用，共同提高了PPS的熱穩(wěn)定性。還有專利研究[20]，以一種硅藻土載銅納米材料填充PPS，制備了耐熱氧性的PPS長絲。這也是基于以上的結(jié)論。

表1 SWCNT-PEI/ IF-WS2/PPS納米雜化復(fù)合材料的TGA數(shù)據(jù)(10 ℃/min，空氣)[19]

Note:Ti,T10andTmrare temperatures of initial degrading, mass losing up to 10%, and maximal degradation rate,respectively; a represents non-wrapped SWCNTs.

4 結(jié)晶性能與力學(xué)性能

PPS纖維結(jié)晶度的高低將直接影響纖維制品的力學(xué)性能，其熱收縮率、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、耐蠕變性、耐熱水性及耐候性等性能都均受結(jié)晶度影響。結(jié)晶度越高，并不表明性能越好，需要根據(jù)所需制品的性能要求，控制纖維成形時(shí)的結(jié)晶度。此外，結(jié)晶性能包括高分子的結(jié)晶速率，結(jié)晶溫度等。通過系統(tǒng)控制結(jié)晶度、結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)PPS纖維成形過程中最佳工藝參數(shù)設(shè)定，以及對(duì)纖維制品力學(xué)性能的控制。目前，控制結(jié)晶性能的方法主要有加工條件(如結(jié)晶溫度、冷卻速率、熱處理溫度和時(shí)間)、原料(如分子量、分子結(jié)構(gòu))和填料與添加劑(如有機(jī)成核劑、無機(jī)納米填料)等。本文主要介紹納米填料對(duì)PPS結(jié)晶性能和力學(xué)的影響。

朱懷遠(yuǎn)等[21]，結(jié)合Avrami方程研究了PPS及nano-SiO2復(fù)合材料的等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。如圖2所示，可以看出，加入少量的nano-SiO2(3%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))，明顯降低了PPS的結(jié)晶活化能ΔE和表面自由能σe，提高了PPS的結(jié)晶速率。這是由于，納米粒子具有較大的比表面積，且紅外譜圖表明nano-SiO2表面含有羥基，可能與PPS分子鏈上的S原子形成S-H價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，使得二者存在一定的相互作用。此外，加入nano-SiO2不僅會(huì)改變PPS的結(jié)晶性能，同時(shí)也提高了PPS的儲(chǔ)能模量[22]，對(duì)PPS具有一定的增強(qiáng)效應(yīng)。

圖2 純PPS(a)和PPS/nano-SiO2(b)的DSC等溫結(jié)晶曲線[20]Fig.2 Isothermal crystallization curves by DSC for PPS(a) and PPS/nano-SiO2(b)[20]

歐陽芬等[23]，通過加入硬脂酸處理后的納米碳酸鈣，研究了PPS/CaCO3復(fù)合材料的結(jié)晶行為及動(dòng)態(tài)力學(xué)研究。隨著nano-CaCO3含量的增加，復(fù)合材料的冷結(jié)晶溫度先增加后降低。在質(zhì)量含量為3%時(shí)，冷結(jié)晶溫度達(dá)到最高。冷結(jié)晶溫度的大小反映了體系中非晶區(qū)分子鏈重排所需要的能量多少。結(jié)合復(fù)合材料的升溫熔融曲線和降溫結(jié)晶曲線，可以看出，硬脂酸酯表面處理的nano-CaCO3，未能起到異相成核劑的效果。相反地，nano-CaCO3粒徑尺寸小，比表面積大，與PPS有很強(qiáng)的界面作用力，阻礙了PPS鏈的運(yùn)動(dòng)，降低了其結(jié)晶性能。由于nano-CaCO3的加入，阻礙了PPS分子鏈的運(yùn)動(dòng)，增大了分子間的摩擦力。在納米粒子質(zhì)量含量為3%時(shí)，復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量和損耗角正切皆相應(yīng)提高。

富勒烯型二硫化鎢(IF-WS2)對(duì)PPS的結(jié)晶性能有獨(dú)特的影響。Naffakh M等[24]對(duì)IF-WS2/PPS復(fù)合材料的等溫和非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。原粒徑為80 nm的IF-WS2均勻分散于PPS基體中，粒徑達(dá)到約180 nm。結(jié)合DSC曲線圖(見圖3)和結(jié)晶相對(duì)時(shí)間譜，結(jié)合Hoffmann (LH)方程，可以看出，當(dāng)IF-WS2的質(zhì)量含量為0.1%時(shí)，大分子的折疊鏈表面自由能增加10%，阻礙了其成核作用，降低了PPS的結(jié)晶速率。

圖3 復(fù)合材料的DSC曲線圖(插圖為相對(duì)結(jié)晶度-時(shí)間關(guān)系曲線):(a)純PPS， (b)0.1%IF-WS2/PPS， (c)1%IF-WS2/PPSFig.3 DSC curves of composites: (a) PPS, (b) PPS/IF-WS2(0.1%), and (c) PPS/IF-WS2(1%) under isothermal crystallization conditions(Insets are the plots of crystalline degree versus time)

這與傳統(tǒng)納米填料對(duì)高分子結(jié)晶的影響方式不同。由于折疊鏈的表面自由能降低至純PPS的一半，導(dǎo)致促進(jìn)PPS的結(jié)晶速率。這表明此含量的IF-WS2可作為PPS的異相成核劑，提高其結(jié)晶速率。此外，加入IF-WS2并不會(huì)影響PPS典型的雙重結(jié)晶行為。而PPS雙重熔融吸熱峰與其等溫結(jié)晶晶體的尺寸和晶體完整度相關(guān)，這些受到了等溫結(jié)晶溫度和IF-WS2含量的影響[25]。

PPS的結(jié)晶溫度不僅隨著冷卻溫度的升高而降低，而且與IF-WS2的含量相關(guān)。PPS的結(jié)晶溫度隨著填料含量的增加而降低，當(dāng)填料含量大于0.1%時(shí)，材料的結(jié)晶溫度增加。這也再次證明了等溫結(jié)晶研究中，IF-WS2對(duì)PPS結(jié)晶的特殊效應(yīng)。

加入IF-WS2改變了PPS的結(jié)晶性能，同時(shí)也影響了其力學(xué)性能。當(dāng)IF-WS2的含量低于0.5%時(shí)，復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量與純PPS提高不多，且在50～100 ℃時(shí)，填料含量為0.5%的復(fù)合材料損耗角正切有很大提高[24]。當(dāng)納米填料含量大于0.5%時(shí)，復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量提高40%～50%，且在50～100 ℃時(shí)，低于純PPS。因此，通過控制IF-WS2的含量結(jié)合纖維加工參數(shù)設(shè)定，可以很好地控制PPS纖維的結(jié)晶能力和相應(yīng)的力學(xué)性能。

此外，納米碳/PPS共混復(fù)合物體系，納米碳往往是起到異相成核劑作用，因此使得晶體的生長速率加快，并提高結(jié)晶溫度。但當(dāng)納米碳組分含量過高，有可能發(fā)生團(tuán)聚，阻礙分子鏈段運(yùn)動(dòng)，對(duì)結(jié)晶會(huì)起到一定的抑制作用[26-28]。但納米碳材料(如多壁碳納米管，單壁碳納米管等)對(duì)PPS纖維可以較好地提高其力學(xué)性能。這是因?yàn)橛捎谔技{米管具有六方環(huán)結(jié)構(gòu)，與PPS結(jié)構(gòu)相似，兩者之間能夠發(fā)生π-π共軛效應(yīng)，因此，碳納米管可以均勻地分散于PPS基體中，與基體具有較強(qiáng)的界面相互作用，有利于界面間應(yīng)力的傳遞，能夠增強(qiáng)PPS的力學(xué)性能。Dicuttez-Pascual等[29]通過填充氨基化PPS改性的單壁碳納米管(SWCNT)，制備PPS-NH2-g-SWCNT/PPS納米復(fù)合材料。如圖4，當(dāng)納米SWCNT的質(zhì)量含量為1.0%時(shí)，PPS-NH2-g-SWCNT/PPS納米復(fù)合材料與純PPS相比，楊氏模量和抗張強(qiáng)度分別提高了51%和37%。而纖維制備過程中拉伸作用誘導(dǎo)碳納米管沿纖維軸向發(fā)生取向排列，分子鏈間應(yīng)力的傳遞效果進(jìn)一步提升，復(fù)合纖維的彈性模量有了明顯的提高，拉伸強(qiáng)度提高了近3倍[30]。

圖4 純PPS，PPS-NH2-g-SWCNT/PPS，PPS/SWCNT*的楊氏模量(a)和斷裂強(qiáng)度(b)對(duì)比圖Fig.4 Young’s modulus(a) and tensile strength(b)for neat PPS,PPS-NH2-g-SWCNT, and PPS/SWCNT* used as reference

5 耐磨性

在工業(yè)應(yīng)用中，PPS纖維主要應(yīng)用于除塵濾袋和化學(xué)過濾等領(lǐng)域中。在除塵過濾過程中，固體顆粒容易磨損PPS濾袋，降低濾袋的使用壽命。因此，必須提高PPS纖維的摩擦學(xué)性能(降低磨耗率和摩擦系數(shù))。目前，提高PPS摩擦性能的方式很多，主要有添加高分子添加劑、納米化合物和納米碳材料。通常材料的摩擦磨耗性能通過磨耗率和摩擦系數(shù)表征，其與材料的強(qiáng)度、硬度具有一定的聯(lián)系，為在一定條件下物理和化學(xué)特性的綜合表現(xiàn)。納米粒子尺寸小，硬度高，均勻分散于基體的次表面，提高基體表面硬度，能大大降低硬的填料在對(duì)磨擦面上產(chǎn)生的磨粒磨損；又因納米顆粒比表面積大，表面原子多 , 原子活性大 , 能夠促進(jìn)轉(zhuǎn)移膜的生成, 從而提高基體的摩擦學(xué)性能[31]。

Bahadur S等[32]通過添加30～50 nm的TiO2、ZnO、CuO和SiC，對(duì)比這4種填料對(duì)PPS的磨耗效果發(fā)現(xiàn)，添加CuO后，PPS的平衡狀態(tài)磨耗率有所降低，當(dāng)填料體積含量為2%時(shí)，磨耗率最低。添加TiO2填料體積含量為1%時(shí)，復(fù)合材料的磨耗率迅速下降，在體積含量為2%時(shí)，達(dá)到最低。然而，添加ZnO和SiC時(shí)，PPS的磨耗率不降反升，不能達(dá)到提高磨耗性能的效果。當(dāng)CuO和TiO2的體積含量為2%時(shí)，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)最低，并在材料表面形成更薄的轉(zhuǎn)移層，大大地提高了PPS的摩擦性能。而ZnO和SiC填料的復(fù)合材料的摩擦系數(shù)與純PPS差不多。另一方面，當(dāng)納米填料的體積含量大于2%時(shí)，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度隨著含量的增加而提高。因此，CuO和TiO2可以作為提高PPS摩擦性能的良好填料。

Cho M H和Bahadur S[33]研究發(fā)現(xiàn)，加入纖維增強(qiáng)材料(凱芙拉纖維、碳纖維)后，可以繼續(xù)降低nano-CuO/PPS共混物的磨耗率和摩擦系數(shù)。結(jié)果表明，15%Kvelar+2%CuO+PPS的磨耗率最低(達(dá)到0.014 mm3/km)，但是摩擦系數(shù)增加。15%CF+2%CuO+PPS的磨耗率降低，且摩擦系數(shù)也相應(yīng)降低(達(dá)到0.45)。此外，加入納米Al2O3也可以提高PPS的摩擦性能。Christian J Schwartz等[34]研究表明，添加體積含量為2%的Al2O3，可以增強(qiáng)轉(zhuǎn)移膜和對(duì)應(yīng)面之間的鍵接強(qiáng)度。此外，填充1.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的PPS-NH2-g-SWCNT后[28]，納米復(fù)合材料的摩擦系數(shù)少量降低，磨耗率降低了75%。這說明，PPS-NH2-g-SWCNT有利于提高PPS的耐磨性。

目前，耐磨性的研究僅集中于對(duì)PPS樹脂的研究，PPS織物耐磨性的研究較少，需要深入研究關(guān)于高速飛行的微納顆粒對(duì)纖維的磨擦學(xué)行為，滿足PPS工業(yè)化應(yīng)用。此外，在納米增強(qiáng)PPS纖維的耐磨性方面，還需要提高納米粒子的分散性，降低其含量，二維納米材料在此基礎(chǔ)上，還需要降低其長度(小于1 μm)，以滿足熔融紡絲工藝需求。

6 結(jié) 語

納米填料改性PPS及其纖維的研究，今后的研發(fā)工作應(yīng)側(cè)重以下幾方面：

(1) PPS纖維的紫外光降解，是一個(gè)急待解決的問題，目前的納米改性研究結(jié)果尚達(dá)不到長期使用的水平。

(2) 隨著PPS除塵濾袋的廣泛應(yīng)用，微納尺度固體粉末對(duì)纖維的磨耗機(jī)理研究不夠深入，是工業(yè)化應(yīng)用研究的軟肋，亟需加強(qiáng)。納米填料提高PPS耐磨性的研究，僅停留于對(duì)基體的研究，需進(jìn)一步研究磨耗機(jī)理。

(3) 目前，納米填料對(duì)PPS耐氧化性溶劑的改性研究不多。通過納米填料復(fù)合改性，有望擴(kuò)展PPS纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，如苛刻條件的水過濾和防護(hù)領(lǐng)域等。

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專欄特約編輯朱美芳

特約撰稿人彭慧勝

特約撰稿人高 超

特約撰稿人王 棟

特約撰稿人王雪芬

朱美芳:女，1965年生，教授，博導(dǎo)；國家杰出青年基金獲得者，教育部長江學(xué)者特聘教授，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長，纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，“材料學(xué)”國家重點(diǎn)學(xué)科帶頭人，教育部高等學(xué)校材料科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，“高分子材料與工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)”副主任委員，全國工程專業(yè)學(xué)位研究生教育指導(dǎo)委員會(huì)委員，科技部“十五”863計(jì)劃新材料領(lǐng)域納米材料專項(xiàng)總體組專家成員；擔(dān)任中國材料研究學(xué)會(huì)常務(wù)理事、中國化學(xué)會(huì)高分子學(xué)科委員會(huì)委員、上海市新材料學(xué)會(huì)副會(huì)長等；擔(dān)任《Progress in Natural Science: Materials International》、《Journal of Fiber Bioengineering and Informatics》、《高分子學(xué)報(bào)》等12個(gè)期刊編委；長期從事高聚物纖維、有機(jī)/無機(jī)雜化材料及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究，發(fā)表論文220余篇，獲授權(quán)專利80余項(xiàng)；近5年承擔(dān)完成國家科技部、教育部、國家自然科學(xué)基金委、工信部、上海市等項(xiàng)目30余項(xiàng)；先后獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)(2006)、國家有突出貢獻(xiàn)中青年專家(1998)、中國青年科技獎(jiǎng)、國家百千萬人才國家級(jí)人選(2004)、何梁何利科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)(2009)、中國青年女科學(xué)家獎(jiǎng)(2010)、上海市十大科技精英、寶鋼優(yōu)秀教師特等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

彭慧勝:男，1976年生，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系教授、博導(dǎo)；中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)理事，中國能源環(huán)保高新技術(shù)協(xié)會(huì)常務(wù)理事，國家杰出青年基金獲得者，擔(dān)任《Scientific Reports》化學(xué)方向編委，入選2013年國家“萬人計(jì)劃”(青年拔尖人才)，獲2013年中國青年科技獎(jiǎng)，2013年美國杜邦青年教授獎(jiǎng)，2010年美國李氏基金會(huì)杰出成就獎(jiǎng)，2010年中國化學(xué)會(huì)青年化學(xué)獎(jiǎng)等；發(fā)表學(xué)術(shù)論文90余篇，申請(qǐng)發(fā)明專利42項(xiàng)，其中獲授權(quán)國際專利5項(xiàng)、中國專利12項(xiàng)；主要研究方向是高性能纖維材料與能源器件，包括敏感材料、線狀太陽能電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器等。

高超:男，1973年生，浙江大學(xué)高分子系教授、博導(dǎo)；2003年11月至2006年8月先后在英國Sussex大學(xué)化學(xué)系Harold W.Kroto爵士實(shí)驗(yàn)室、德國Bayreuth大學(xué)Axel H.E.Müller教授團(tuán)隊(duì)做訪問研究、博士后研究和洪堡學(xué)者研究；國家杰出青年基金獲得者，全國(百篇)優(yōu)秀博士學(xué)位論文獲得者；主要研究方向：石墨烯及其它納米材料的可控合成、宏觀組裝及應(yīng)用；碳基纖維、納濾膜及氣凝膠；超支化聚合物及其它支化大分子的合成、組裝及應(yīng)用；活性/可控聚合及點(diǎn)擊化學(xué)。

王棟:男，1979年生，教授，武漢紡織大學(xué)材料學(xué)院副院長；主要從事熱塑性聚合物納米纖維材料的可控制備和纖維材料的功能化研究，在納米纖維的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與性能的精確調(diào)控，以及通用和納米纖維材料功能化方面開展了深入、系統(tǒng)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究工作，特別是在將納米纖維材料應(yīng)用于生物技術(shù)及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域做了許多開創(chuàng)性的工作；主持國家自然科學(xué)基金、科技部“863”子課題、湖北省“杰出青年基金”、中石化和日本大金等10余項(xiàng)科研項(xiàng)目；國家自然科學(xué)基金委工程材料學(xué)部有機(jī)高分子材料學(xué)科評(píng)審專家，“新型紡織材料與先進(jìn)加工技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地”副主任，擔(dān)任《Journal of Materials Chemistry C》、《ACS Applied Materials & Interfaces》等20余種國際學(xué)術(shù)刊物審稿人；發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，SCI收錄30余篇，申請(qǐng)發(fā)明專利20余項(xiàng)，授權(quán)6項(xiàng)；獲教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”、湖北省“有突出貢獻(xiàn)的中青年專家”、湖北省“楚天學(xué)子”、紹興市政府“特聘專家”等榮譽(yù)稱號(hào)。曾獲湖北省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，中國紡織工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，美國化學(xué)協(xié)會(huì)“最佳張貼論文獎(jiǎng)”、美國國家紡織中心“研究競賽獎(jiǎng)”等。

王雪芬:女，1971年生，研究員，博士生導(dǎo)師，洪堡學(xué)者；2005年年底起成為東華大學(xué)材料學(xué)院及纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定人員；中國材料研究學(xué)會(huì)會(huì)員及青年理事，擔(dān)任10余種SCI期刊邀請(qǐng)審稿人；主要從事納米纖維功能化及新型膜材料制備的研究，在靜電紡納米纖維的規(guī)則化及高性能化、納米纖維基分離膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能調(diào)控、多尺度納米纖維親和膜設(shè)計(jì)與構(gòu)筑，以及生物可降解超細(xì)纖維微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)控制等方面開展研究工作；主持國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目3項(xiàng)和省部級(jí)項(xiàng)目3項(xiàng)，主持纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目多項(xiàng)、東華大學(xué)中央高校基本業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目2項(xiàng)；先后參加國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家“863”計(jì)劃、教育部長江學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等多項(xiàng)課題，參加多項(xiàng)歐美研究課題。發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，其中20余篇被SCI收錄，申請(qǐng)專利10余項(xiàng)，授權(quán)6項(xiàng)；入選上海市“浦江人才計(jì)劃”和教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”。