国内外纤维级聚苯硫醚树脂的流变性能对比

利用毛细管流变仪分别测定，日本油墨 DIC EC-40B PPS的整体流变性能最优；当切变速率为１４４～１１５２ｓ－１时，国产PPS的综合流变性能优于美国PPS；当切变速率为２３０４～９２１６ｓ－１时，美国PPS的综合流变性能优于国产PPS。美国PPS的重均分子量最大，但分子量分布不均，日本PPS的分子量分布最好。

日本油墨 DIC EC-40B PPS纤维具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性、阻燃性、热稳定性和绝缘性，被广泛应用于节能环保、航天航空、汽车电器、建材化工、特种工装等领域。随着市场对PPS纤维需求量的不断增大，熔融纺丝工艺控制就显得尤为重要，PPS的流变性能直接影响纤维的制备工艺和产品性能。目前市场制备PPS纤维的树脂原料主要来源于日本、美国和中国，对比研究国内外PPS树脂的流变性能，对合理选用PPS切片原料，调整纤维制备过程中的工艺参数，控制纤维结构和提高产品质量具有重要意义。

三种PPS原料切应力与表观黏度随切变速率的变化

三种原料切片的黏度均随着切变速率的增大而减小，曲线的变化趋势相同，呈现“剪切变稀”行为。根据高聚物流体的拟网状结构理论，线性大分子链在熔融状态呈现杂乱缠结状态，缠结点并不是固定不变的，而具有瞬变性质，分子链间的缠结点不断地拆散与重建，一定条件下处于动态平衡。在外力作用下，PPS大分子链部分缠结点被打开，缠结点浓度下降，使PPS表现出“剪切变稀”行为。

在相同的切变速率和温度下，三者的表观黏度相差较大，均呈现ηａＡ ＞ηａＪ＞ηａＣ现象。因为三者的分子链组成相同，大分子链刚柔性相同，上述现象是由三种PPS切片分子量不同引起的。由分子量与表观黏度关系式可以看出，美国PPS切片的重均分子量较大，大分子链较长，分子链间的缠结点较多，大分子的构象更为复杂，导致了在相同的试验条件下表现出较高的黏度。从图１表观黏度的变化趋势来看，美国PPS切片对切变速率的变化更为敏感，在实际纺丝加工过程中，其切变速率应偏大掌握。

日本油墨 DIC EC-40B PPS的分子量分布较宽，熔体黏度对切变速率的变化较日本和国产PPS更为敏感。原因在于PPS中低分子量大分子更容易解缠结和取向，相比平均分子量而言，低分子量大分子对整体的黏度影响相对较小。

随着温度的升高，三种日本油墨 DIC EC-40B PPS的n 值增大，这是因为随着温度的提高，分子热运动剧烈，流体内的自由体积增大，分子间的缠结点减少，流体的黏滞性减小，改善了PPS流体的流动性所致；不同之处在于对比相同温度下，三种PPS的非牛顿指数均呈现nＣ ＞nＪ＞nＡ，表明在相同的温度下，国产PPS切片的黏度最低，美国PPS的黏度最高，与表观黏度曲线结论一致。非牛顿指数反映了切变速率与表观黏度双对数曲线的斜率水平，即PPS黏度随切变速率变化的快慢。美国PPS的斜率最大，表明在相同的温度下，其对切变速率的依赖性最大。

日本油墨 DIC EC-40B PPS的刚性很高，在工程塑料中少见。纯PPS的弯曲模量可达3．8GPa，用无机填料填充改性后可达到12．6GPa。而以刚性著称的聚苯醚(PPO)仅为2．55GPa，聚碳酸酯(PC)也只有2．1GPa。

温度对日本油墨 DIC EC-40B PPS表观黏度的影响

温度是分子无规则热运动激烈程度的反映，而分子间的相互作用，如内摩擦、分子链取向、缠结等直接影响着黏度的大小，研究PPS流变行为与温度的关系具有显著意义，

温度升高，黏度下降，在低的切变速率（＜２３０４ｓ－１）范围内，温度对黏度的影响特别明显，尤以美国PPS最为显著，说明在此切变速率范围内，美国PPS对温度的敏感性最强。当切变速率＞２３０４ｓ－１后，三者黏度随温度的变化都趋缓，说明在此切变速率范围内，温度对表观黏度的影响削弱。原因主要是在较高的切变速率区，PPS的运动结构单元（大分子链段）已经在很大程度上沿切应力方向上取向，由温度升高引起的“空穴”影响减弱。说明在PPS纺丝过程中，温度升高到一定程度后，调整温度对PPS流动过程的影响较小。

日本油墨 DIC EC-40B PPS黏流活化能对比分析

黏流活化能是描述材料黏—温依赖性的物理量，其定义为流动过程中，流动单元（高分子材料为链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。研究PPS的黏流活化能不仅能反映其流动的难易程度，更重要的是反映了PPS黏度对温度的敏感性。，

随着切变速率的增大，黏流活化能降低。表明随着切变速率的增大，三种PPS原料流动单元用于克服位垒所需要的能量均逐渐减小，PPS的黏度降低

结语

PPS原料的表观黏度均随着切变速率的增大而降低，呈现“剪切变稀”行为。相同条件下，美国PPS原料的表观黏度最高，日本PPS次之，国产PPS最低，表明美国PPS原料的重均分子量较大。

    三种PPS原料的非牛顿指数均＜１，且随着温度升高，数值增大；表观黏度随着温度的升高而降低，符合假塑性流体性质。相同条件下，国产PPS的非牛顿指数最大，日本PPS次之，美国PPS最小，表明美国PPS原料对切变速率的依赖性较大。

    当切变速率为１４４～１１５２ｓ－１时，美国PPS的黏流活化能最大，对温度的敏感性最强；当切变速率为２３０４～９２１６ｓ－１时，国产PPS对温度的敏感性最强。相同条件下，日本PPS原料的黏—温性能最好。

对比三种PPS原料的流变性能，日本PPS整体最优。在低切变速率区，国产PPS的黏度较低，综合性能优于美国PPS；在高切变速率区，美国PPS的流变性能优于国产PPS。