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本论文旨在探索结晶Na2S法制备线性高分子量聚苯硫醚(PPS)树脂合成技术,研究PPS链增长受限因素,实现高性能树脂制备;并以低分子成纤PPS为基质,利用不同空间结构的石墨烯、碳纳米管和足球烯为改性剂,采用溶液法制备纳米粒子分散性良好的复合材料,研究纳米粒子对PPS材料的热稳定性、结晶行为、机械性能以及导电能力等性能的影响机制,以实现低端树脂高端利用。主要研究内容以及结论如下: 首先,明确了结晶Na2S最佳脱水工艺条件:NMP用量n(NMP/Na2S)=3.0,脱水温度T=200℃,脱水时间2h,NaOH用量0.05mol,脱水率达到85%以上,NMP损失率低于3.5%;系统研究导致PPS分子链增长受限的主要因素包括:原料P-DCB中包含1-氯苯、邻二氯苯、1,2,4-三氯苯等杂质引起PPS分子链提前封端或端基环化,导致分子链反应终止;研究了原料Na2S和助剂Na3PO4中杂质Mg2+和Ca2+等抑制PPS分子链增长的因素;分析了高温条件下,Na2S诱导NMP开环生成4-(N-甲基胺基)丁酸钠(SMAB)阻止链增长的机理。优化了PPS链反应的最佳条件:N-甲基吡咯烷酮/对二氯苯(NMP/P-DCB)=0.4L/mol,选择无水Na3PO4为助剂,P-DCB为封端试剂等, Mw达3.0×104g· mol-1以上,分子分布范围(PD)在2.1附近。确立了NMP-H2O体系分离PPS低聚物和杂质,有效除去无机盐和有机低聚物等杂质,纯化后PPS树脂Mw显著提高,MW达6.9×104g·mol-1,PD在1.9附近,并成功进行了50t/a规模的工业化生产。 然后,以低分子量PPS为基质,采用溶液法成功制备碳纳米颗粒分散性良好的PPS/EGO,PPS/REGO,PPS/MWCNTs-OH,PPS/MWCNTs-COOH以及PPS/C60纳米复合材料,利用FT-IR,XRD以及XPS等手段表征,发现REGO和C60纳米颗粒是通过与PPS基体形成稳定的离域p-π/π-π共轭体系实现碳纳米颗粒在PPS基体中的有效分散;EGO纳米颗粒是通过与PPS基体之间化学键键合的方式实现碳纳米颗粒在PPS基体中的高度有效分散;MWCNTs-OH和MWCNTs-COOH纳米颗粒与PPS基体之间通过氢键作用力实现碳纳米颗粒在PPS基体中的有效分散,且MWCNTs-COOH纳米颗粒与PPS基体之间氢键结合力更强,分散效果更佳。适量掺杂EGO、REGO、MWCNTs-OH、MWCNTs-COOH以及C60纳米颗粒能够有效增强PPS材料的热稳定性、力学性能以及导电性能,适量掺杂EGO、MWCNTs-OH、MWCNTs-COOH以及C60纳米颗粒能够有效改善PPS材料结晶能力,而掺杂REGO引起PPS材料结晶能力下降。同等掺杂量下,PPS/EGO纳米复合材料的热稳定性、力学性能以及导电性能均优于PPS/REGO纳米复合材料,PPS/MWCNTs-COOH纳米复合材料结晶能力、热稳定性、力学性能以及导电能力均优于PPS/MWCNTs-OH纳米复合材料。通过纳米粒子改性,实现了低端树脂高性能化。