國內(nèi)外纖維級(jí)聚苯硫醚樹脂的流變性能對(duì)比
利用毛細(xì)管流變儀分別測定，日本油墨 DIC FZ-1140-D5 PPS的整體流變性能*優(yōu)；當(dāng)切變速率為１４４～１１５２ｓ－１時(shí)，國產(chǎn)PPS的綜合流變性能優(yōu)于美國PPS；當(dāng)切變速率為２３０４～９２１６ｓ－１時(shí)，美國PPS的綜合流變性能優(yōu)于國產(chǎn)PPS。美國PPS的重均分子量*大，但分子量分布不均，日本PPS的分子量分布*好。
日本油墨 DIC FZ-1140-D5 PPS纖維具有良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性、阻燃性、熱穩(wěn)定性和絕緣性，被廣泛應(yīng)用于節(jié)能環(huán)保、航天航空、汽車電器、建材化工、特種工裝等領(lǐng)域。隨著市場對(duì)PPS纖維需求量的不斷增大，熔融紡絲工藝控制就顯得尤為重要，PPS的流變性能直接影響纖維的制備工藝和產(chǎn)品性能。目前市場制備PPS纖維的樹脂原料主要來源于日本、美國和中國，對(duì)比研究國內(nèi)外PPS樹脂的流變性能，對(duì)合理選用PPS切片原料，調(diào)整纖維制備過程中的工藝參數(shù)，控制纖維結(jié)構(gòu)和提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。
三種PPS原料切應(yīng)力與表觀黏度隨切變速率的變化
三種原料切片的黏度均隨著切變速率的增大而減小，曲線的變化趨勢相同，呈現(xiàn)“剪切變稀”行為。根據(jù)高聚物流體的擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)理論，線性大分子鏈在熔融狀態(tài)呈現(xiàn)雜亂纏結(jié)狀態(tài)，纏結(jié)點(diǎn)并不是固定不變的，而具有瞬變性質(zhì)，分子鏈間的纏結(jié)點(diǎn)不斷地拆散與重建，一定條件下處于動(dòng)態(tài)平衡。在外力作用下，PPS大分子鏈部分纏結(jié)點(diǎn)被打開，纏結(jié)點(diǎn)濃度下降，使PPS表現(xiàn)出“剪切變稀”行為。
在相同的切變速率和溫度下，三者的表觀黏度相差較大，均呈現(xiàn)ηａＡ ＞ηａＪ＞ηａＣ現(xiàn)象。因?yàn)槿叩姆肿渔溄M成相同，大分子鏈剛?cè)嵝韵嗤鲜霈F(xiàn)象是由三種PPS切片分子量不同引起的。由分子量與表觀黏度關(guān)系式可以看出，美國PPS切片的重均分子量較大，大分子鏈較長，分子鏈間的纏結(jié)點(diǎn)較多，大分子的構(gòu)象更為復(fù)雜，導(dǎo)致了在相同的試驗(yàn)條件下表現(xiàn)出較高的黏度。從圖１表觀黏度的變化趨勢來看，美國PPS切片對(duì)切變速率的變化更為敏感，在實(shí)際紡絲加工過程中，其切變速率應(yīng)偏大掌握。
日本油墨 DIC FZ-1140-D5 PPS的分子量分布較寬，熔體黏度對(duì)切變速率的變化較日本和國產(chǎn)PPS更為敏感。原因在于PPS中低分子量大分子更容易解纏結(jié)和取向，相比平均分子量而言，低分子量大分子對(duì)整體的黏度影響相對(duì)較小。
隨著溫度的升高，三種日本油墨 DIC FZ-1140-D5 PPS的n 值增大，這是因?yàn)殡S著溫度的提高，分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈，流體內(nèi)的自由體積增大，分子間的纏結(jié)點(diǎn)減少，流體的黏滯性減小，改善了PPS流體的流動(dòng)性所致；不同之處在于對(duì)比相同溫度下，三種PPS的非牛頓指數(shù)均呈現(xiàn)nＣ ＞nＪ＞nＡ，表明在相同的溫度下，國產(chǎn)PPS切片的黏度*低，美國PPS的黏度*高，與表觀黏度曲線結(jié)論一致。非牛頓指數(shù)反映了切變速率與表觀黏度雙對(duì)數(shù)曲線的斜率水平，即PPS黏度隨切變速率變化的快慢。美國PPS的斜率*大，表明在相同的溫度下，其對(duì)切變速率的依賴性*大。
日本油墨 DIC FZ-1140-D5 PPS的剛性很高，在工程塑料中少見。純PPS的彎曲模量可達(dá)3．8GPa，用無機(jī)填料填充改性后可達(dá)到12．6GPa。而以剛性著稱的聚苯醚(PPO)僅為2．55GPa，聚碳酸酯(PC)也只有2．1GPa。
溫度對(duì)日本油墨 DIC FZ-1140-D5 PPS表觀黏度的影響
溫度是分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)激烈程度的反映，而分子間的相互作用，如內(nèi)摩擦、分子鏈取向、纏結(jié)等直接影響著黏度的大小，研究PPS流變行為與溫度的關(guān)系具有顯著意義，
溫度升高，黏度下降，在低的切變速率（＜２３０４ｓ－１）范圍內(nèi)，溫度對(duì)黏度的影響特別明顯，尤以美國PPS*為顯著，說明在此切變速率范圍內(nèi)，美國PPS對(duì)溫度的敏感性*強(qiáng)。當(dāng)切變速率＞２３０４ｓ－１后，三者黏度隨溫度的變化都趨緩，說明在此切變速率范圍內(nèi)，溫度對(duì)表觀黏度的影響削弱。原因主要是在較高的切變速率區(qū)，PPS的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)單元（大分子鏈段）已經(jīng)在很大程度上沿切應(yīng)力方向上取向，由溫度升高引起的“空穴”影響減弱。說明在PPS紡絲過程中，溫度升高到一定程度后，調(diào)整溫度對(duì)PPS流動(dòng)過程的影響較小。
日本油墨 DIC FZ-1140-D5 PPS黏流活化能對(duì)比分析
黏流活化能是描述材料黏—溫依賴性的物理量，其定義為流動(dòng)過程中，流動(dòng)單元（高分子材料為鏈段）用于克服位壘，由原位置躍遷到附近“空穴”所需的*小能量。研究PPS的黏流活化能不僅能反映其流動(dòng)的難易程度，更重要的是反映了PPS黏度對(duì)溫度的敏感性。，
隨著切變速率的增大，黏流活化能降低。表明隨著切變速率的增大，三種PPS原料流動(dòng)單元用于克服位壘所需要的能量均逐漸減小，PPS的黏度降低
結(jié)語
PPS原料的表觀黏度均隨著切變速率的增大而降低，呈現(xiàn)“剪切變稀”行為。相同條件下，美國PPS原料的表觀黏度*高，日本PPS次之，國產(chǎn)PPS*低，表明美國PPS原料的重均分子量較大。
三種PPS原料的非牛頓指數(shù)均＜１，且隨著溫度升高，數(shù)值增大；表觀黏度隨著溫度的升高而降低，符合假塑性流體性質(zhì)。相同條件下，國產(chǎn)PPS的非牛頓指數(shù)*大，日本PPS次之，美國PPS*小，表明美國PPS原料對(duì)切變速率的依賴性較大。
當(dāng)切變速率為１４４～１１５２ｓ－１時(shí)，美國PPS的黏流活化能*大，對(duì)溫度的敏感性*強(qiáng)；當(dāng)切變速率為２３０４～９２１６ｓ－１時(shí)，國產(chǎn)PPS對(duì)溫度的敏感性*強(qiáng)。相同條件下，日本PPS原料的黏—溫性能*好。
對(duì)比三種PPS原料的流變性能，日本PPS整體*優(yōu)。在低切變速率區(qū)，國產(chǎn)PPS的黏度較低，綜合性能優(yōu)于美國PPS；在高切變速率區(qū)，美國PPS的流變性能優(yōu)于國產(chǎn)PPS。