聚芳硫醚砜（PASS）是聚芳硫醚（PAS）类特种工程塑料中的重要品种，其作为聚苯硫醚（PPS）的结构改性品种由美国Phillips Petroleum公司于1988年开发成功。PASS树脂保持了PPS树脂很多优良的性能如优良的耐腐蚀、耐辐射、阻燃、高力学强度、极好的尺寸稳定性及优良的电性能，同时PASS树脂具有比PPS树脂更优异的韧性，其玻璃化温度（T_g）高达218℃，因此具有比PPS更为优良的热稳定性和高温下的强度保持率。与PPS具有的结晶结构不同，PASS常态下是一种非晶聚合物，可在常温下溶于某些强极性有机溶剂，因此可以通过溶液法将其进行加工制备成高性能的纤维、薄膜制品。目前国外对PASS的合成及复合材料研究主要集中在美国和日本，PASS薄膜的应用研究则有韩国在进行。由于目前在学术领域对PASS的研究还大多集中于合成方法的完善，而对其物理性质、聚集态结构及加工方面的研究，无论在专利还是文献方面都还十分有限。目前国内对PASS的合成研究已逐步趋于成熟，为了实现PASS树脂的产业化开发，目前急需对其物理性质及加工应用进行研究。本论文首先回顾了PASS的性能、合成方法及国外研究进展，指出了PASS树脂研究目前存在的不足，确定了本论文的目标是在前人对PASS树脂合成研究的基础上，开展对其溶液性质及溶液加工制备PASS致密膜、分离膜及纳米纤维的研究，通过本博士论文的工作，获得了下列主要的研究成果：1、本论文发现了PASS在溶剂中形成结晶溶剂化物的现象，并针对这一现象进行了深入研究并得到了PASS与NMP形成的结晶结构的各种物理性质。首先通过对PASS在N-甲基吡咯烷酮（NMP）中形成晶体过程的各种测试，证实了该晶体为PASS与NMP共同组成的结晶溶剂化物。此种结构并不稳定，其熔点低于130℃，而且当利用抽提或蒸发方法移除混合物中溶剂后，这种结晶结构将被破坏。通过热分析测试得到了PASS、NMP体系的相图，并得出PASS与NMP所组成的晶体中PASS分子链段与NMP分子的摩尔比应为7：3。发现对聚合物结晶溶剂化物的溶解过程进行一定简化后可以进行理论计算，并且试验数据与理论分析较吻合，通过计算得到PASS／NMP结晶溶剂化物的溶解热△h=4.59cal．g^-1。本论文采用热台偏光显微镜及自制的密闭溶液池，对聚合物结晶溶剂化物结晶动力学进行了分析，发现PASS-NMP溶剂化物的结晶过程初期满足Avrami方程，此结晶过程的Avrami指数n=1.1，20℃及40℃下所对应得结晶速率常数分别为k₂₀=2.77×10^-4，k₄₀=1.06×10^-2。PASS-NMP结晶溶剂化物在加热分解过程中出现两个平台，其中第一个平台对应于NMP的蒸发过程，第二个平台对应于PASS的分解过程。本文采用了多种方法对PASS-NMP结晶溶剂化物的热分解动力学分析，并计算得到了PASS-NMP结晶溶剂化物的热分解活化能及分解反映机理，发现与纯PASS热分解过程机理不同，PASS-NMP结晶溶剂化物的热分解过程满足线性相界面反应机理（R₁降解机理），并导致PASS的热分解活化能由纯聚合物的214.24KJ／mol降低至174.18KJ／mol。2、本论文利用溶剂蒸发法制备了PASS致密膜并对退火处理前后薄膜的表面进行了观察，发现经过220℃退火处理后PASS致密膜表面出现球粒状突起结构。考察了制膜工艺对表面球粒状突起结构的影响，发现球粒状结构与制膜温度、处理条件密切相关。对退火前后薄膜的X射线衍射观察表明，在制膜及退火处理过程中并没有结晶现象的发生，但经过退火处理，PASS的近程有序性有所提高。论文从分子运动及传质角度对制膜过程进行了分析并验证得出：在成膜过程中薄膜中会残留一定量的溶剂，溶剂的残留量只与成膜温度有关，溶剂在薄膜中分散均匀，且对于分子链的运动起到增塑剂的作用，薄膜的玻璃化温度略高于制膜温度。本论文对球粒状突起的形成机理进行了讨论，并提出了针对PASS薄膜表面突起形成的模型：在制膜过程中，由于薄膜表面溶剂含量与基体溶剂含量存在一定的梯度，薄膜表层聚合物首先进入玻璃态，有一定量的溶剂残留于薄膜基体中无法完全挥发。在挥发速度很低时，这些残留的溶剂与PASS分子链在热运动中可以形成近晶结构，但此时PASS分子链已经处于玻璃态，聚合物分子链只能做局部调整，并且体系中溶剂分布较分散，因此这种近晶结构并不能成长为真正的晶体结构。由于此种结构具有较高的表面能，并且相对于基体的无规结构较为稳定，因此在热处理或较高温度制膜过程中，随着分子热运动的增强，此种结构将向表面聚集并形成球粒状突起结构。本文所提出的模型可较好的解释论文中的实验现象。通过对处理前后的薄膜及前文所提及的结晶溶剂化物的表面元素分析验证了本文所提出模型的正确性。3、本论文利用沉浸凝胶法（L-S法）在国内首次成功制备了PASS分离膜，并对成膜机理进行了讨论。通过对PASS／溶剂／非溶剂体系的相图计算可知，在所研究体系内三个相互作用参数对相图影响从大到小的顺序是：X13＞X12＞X23，即在制膜过程中聚合物与非溶剂间的相互作用大小将对制膜过程中产生的影响最大，沉淀浴的选择对控制制膜过程至关重要。利用浊点滴定法得到的PASS／溶剂／非溶剂三元体系相图与理论计算的结果相吻合。所研究的各种溶剂对PASS的溶解能力大小顺序为：NMP＞苯酚+四氯乙烷＞二甲基甲酰胺（DMF），各种常用沉淀剂的沉淀能力总体上随羟基数的增加、极性的增大而增强，其从大到小的顺序是：H20＞丙三醇＞乙二醇＞异丙醇＞乙醇＞1，2-丙二醇。所制备的PASS分离膜均具有指状孔结构，通过分析可知这种结构的形成可能是延迟分相所导致的。另外，随着所使用沉淀剂沉淀能力的减弱，薄膜表面的致密程度下降并形成孔结构。在铸膜液中加入添加剂聚乙烯醇（PEG）可有效提高薄膜的透过性，所添加PEG分子量为2000时薄膜的透过性最佳。PEG的添加量在5wt.％以下为宜，PEG的大量加入并不能继续改善薄膜的透过性。此外，薄膜浸入沉淀浴前的蒸发时间也会对薄膜透过性产生影响，试验结果表明蒸发时间应控制在60s左右为宜。关于沉淀剂对薄膜性能影响的研究表明：以去离子水为沉淀剂时薄膜的纯水透过率最低而截留率最高。随着沉淀剂中溶剂组分（NMP）或沉淀能力较弱组分（乙醇）的加入，制得PASS分离膜的透水性增加但截留率有所下降。4、本论文报道了通过静电纺丝方法制备PASS纳米纤维的研究结果，针对PASS的溶剂沸点均较高，本论文首创性的将环境温度的控制引入静电纺丝过程中。本论文对各种PASS溶液的可纺性进行了研究。在可纺性实验中发现以NMP为溶剂时，PASS溶液在常温下不可纺，而在高温下可以通过静纺得到纳米纤维，当以苯酚四氯乙烷为溶液时，可在常温下纺制PASS纳米纤维的结论，同时发现PASS溶液存在最低可纺浓度，且这一浓度值随PASS分子量的增加而降低。通过对溶液可纺性的讨论得出，溶液的缠结与溶剂的有效蒸发是静电纺丝两个必要条件。由于对静电纺丝过程具有影响的工艺参数较多，本论文采用L25₅₆正交实验对纺丝液浓度、环境温度、电压、接收距离及纺丝流量等纺丝工艺对纳米纤维直径的影响进行了讨论，并得出静电纺丝制备PASS纳米纤维过程中，溶液浓度对纳米纤维直径大小的影响最大，其次是电压、溶液流量的影响，环境温度对纤维直径的影响最小，同时可知纳米纤维的直径总体上随着溶液浓度、电压、接受距离及流量的增加而增大，随着温度的升高而略为减小。在PASS纳米纤维的制备过程中应主要通过调整溶液浓度、电压及溶液流量变化来调控纳米纤维的直径。