层状纳米颗粒改性PPS耐氧化性机理研究

PPS树脂的氧化过程是一个“由表及里”的连锁反应过程，如图4-19（a）所示，当纯PPS树脂与外界热量及O2、NOx和SOx等氧化性物质接触时，它们可以容易地从PPS树脂及制品表面进入内部。在PPS结晶区中由于存在结晶缺陷，氧化性物质可以从晶体缺陷部位进入晶体内部，从而破坏晶体结构；在非结晶区，热量和氧化性物质可以在其间轻易地传播扩散，从而造成无规则排列的PPS分子链断裂和交联，最终造成PPS树脂及制品的破坏失效。同时，当PPS树脂及制品的表面受到氧化腐蚀，产生氧化分解产物后，氧化分解产物可由表面传播扩散至内部，并引发内部PPS分子链的氧化交联降解，并产生氧化分解产物进而引起连锁氧化降解反应。

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图4-19　层状纳米颗粒改善PPS耐氧化性能模型假说

基于PPSBMx和PPSBGx纳米复合材料的耐氧化性能表征分析并结合纯PPS树脂的氧化降解过程，对层状纳米颗粒改善PPS耐氧化性能的机理提出一个模型假说，如图4-19（b）所示。其作用机理可分为两方面：一方面，剥离的纳米片层在PPS基体中起到异相成核结晶的作用，其促进PPS结晶并提高结晶完整度，减少结晶缺陷，晶区中的PPS分子链排列紧密有序，加之纳米片层的阻隔屏蔽及吸附作用，O2等氧化性物质难以进入晶体内部而延缓氧化速度；另一方面，剥离的纳米片层阻碍延缓了O2等氧化性物质及氧化分解产物在PPS基体无定形区中的扩散传播，进而延缓氧化，还有就是层状纳米颗粒片层可促进PPS分子链中S元素转变为砜基，形成结构稳定的类聚芳硫醚砜保护层，砜基中的S元素已经达到最高价态，性质稳定，难以吸引O2、NOx和SOx等氧化性物质，从而避免PPS基体内部受到氧化而提高PPS的耐氧化能力。