聚苯硫醚纖維的化學(xué)穩(wěn)定性探索

張德明

摘 要：本文研究了不同種類的酸（鹽酸、硫酸、磷酸）、堿（氫氧化鈉）及強(qiáng)氧化性物質(zhì)（高錳酸鉀），在處理時(shí)間93℃，不同的濃度及處理時(shí)間（24h、48h、72h）對聚苯硫醚纖維化學(xué)穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著酸堿及強(qiáng)氧化性物質(zhì)的濃度及時(shí)間的增加，聚苯硫醚纖維斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長保持率基本呈現(xiàn)減小的趨勢，但硫酸與氫氧化鈉對聚苯硫醚纖維化學(xué)穩(wěn)定性影響較小，而鹽酸、磷酸、高錳酸鉀對聚苯硫醚纖維化學(xué)穩(wěn)定性影響較大，但聚苯硫醚纖維斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長保持率均在90%以上，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：聚苯硫醚纖維;實(shí)驗(yàn);化學(xué)穩(wěn)定性

聚苯硫醚纖維是高性能半結(jié)晶纖維，具有耐化學(xué)性，耐熱性，低吸濕性，以及在暴露于酸，堿和有機(jī)（腐蝕性）溶劑時(shí)具有高抗水解性等優(yōu)點(diǎn)，因此可以作為阻燃織物、煙道氣過濾材料和航空航天熱塑性復(fù)合材料等用途[1]。工廠煙道氣一般含有氮氧化物、硫化物、氨氣和氯化氫等酸性堿性氣體，需要對聚苯硫醚纖維的化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)一步探索[2-3]。

PPS纖維在極其惡劣的條件下仍能保持原有的性能：高溫下，放置于除強(qiáng)氧化劑以外的酸、堿和鹽中一周后仍能保持原有的抗拉強(qiáng)度，在200C以下不溶于任何溶劑，具有極好的耐有機(jī)溶劑性能，與號(hào)稱“塑料之王”的聚四氟乙烯（PTFE）相近，能抵抗酸、堿、氯烴、烴類、酮、醇、酯等化學(xué)品的腐蝕，在200C以下不溶解于任何化學(xué)藥劑，在250C以上僅溶于聯(lián)苯、聯(lián)苯醚及其鹵代物，且抗蠕變性能極好，冷流動(dòng)性為零，吸水率為0.008%。PPS纖維吸濕率低，在相對濕度為65%時(shí)，吸濕率為0.2%～0.3%，幾乎全部是表面水分的作用，因而纖維的回潮率極低。PPS纖維還具有良好的耐磨性，在添加了一些填充氟樹脂和碳纖維的潤滑劑，更可大幅提高它的耐摩擦磨損特性。表現(xiàn)出優(yōu)良的紡織加工性能可用于高溫?zé)煹阑蛱厥鉄峤橘|(zhì)的過濾。

PPS纖維熔點(diǎn)達(dá)到285C，高于目前任何一種工業(yè)化生產(chǎn)的熔紡纖維;在氮?dú)猸h(huán)境中，500C以下時(shí)基本無失重;在高溫下具有高的強(qiáng)度保持率，在10000惰性氣體中仍能保持40%的質(zhì)量;將復(fù)絲置于200C的高溫爐中，54d后斷裂：強(qiáng)度基本保持不變。PPS纖維在高溫下具有優(yōu)良的強(qiáng)度、剛性及耐疲勞性，可在200～240C下連續(xù)使用，且在204C高溫空氣2000h后可保留90%的強(qiáng)度、5000h后保留70%、8000h后保留近60%的強(qiáng)度，在260C高溫空氣1000h后，保留60%的原強(qiáng)度。目前在承受高溫作用方面，只有聚酰亞胺（PI）和PTFE可與之相提并論，而PI、FTFE在加工成型過程中往往會(huì)引起耐熱性能的下降。本文主要是通過不同種類及濃度的酸、堿和強(qiáng)氧化物質(zhì)，對聚苯硫醚纖維進(jìn)行處理，并通過測定其力學(xué)性能的變化表征其化學(xué)穩(wěn)定性，為后續(xù)聚苯硫醚纖維工業(yè)化應(yīng)用及研究提供一定的參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

聚苯硫醚纖維購買至于本地，實(shí)驗(yàn)過程中需要的濃鹽酸、濃硫酸、濃磷酸、氫氧化鈉和高錳酸鉀等試劑均購于上海麥克林生化科技有限公司，實(shí)驗(yàn)過程中使用的蒸餾水均為去離子水。

實(shí)驗(yàn)需要用的表征儀器為YG004A/N型電子單纖維強(qiáng)力儀，加熱儀器ZNCL-TS智能數(shù)顯磁力攪拌電熱套為上海越眾儀器設(shè)備有限公司購置。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

每次實(shí)驗(yàn)取等量的聚苯硫醚纖維放入93℃不同濃度的酸性、堿性及強(qiáng)氧化性溶液中，處理一定的時(shí)間取出，用去離子水洗凈常溫風(fēng)干待測。

聚苯硫醚纖維的力學(xué)性能按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14337-2008《化學(xué)纖維、短纖維拉伸性能試驗(yàn)方法》表征聚苯硫醚纖維化學(xué)處理前后的力學(xué)性能，以力學(xué)性能來表示聚苯硫醚纖維的化學(xué)穩(wěn)定性。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸對聚苯硫醚纖維力學(xué)性能的影響

由表1可以看出，在93℃時(shí)不同濃度，隨著鹽酸和磷酸濃度及處理時(shí)間的增加，聚苯硫醚纖維斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長保持率逐漸減小，尤其是在濃鹽酸斷裂強(qiáng)力保持率為95.68%，雖然有明顯的降低，說明濃鹽酸對聚苯硫醚纖維產(chǎn)生了明顯的腐蝕作用，但斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長保持率均保持在90%以上。隨著硫酸濃度及處理時(shí)間的增加，聚苯硫醚纖維斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長保持率雖然也逐漸減小，但影響較小，這與賀湘兵等[4]研究結(jié)果一致。

2.2 氫氧化鈉對聚苯硫醚纖維力學(xué)性能的影響

根據(jù)表2氫氧化鈉濃度（1%、10%、50%）及對聚苯硫醚纖維力學(xué)性能的影響，不難看出，氫氧化鈉對聚苯硫醚纖維力學(xué)性能的影響并不大。

2.3 強(qiáng)氧化性物質(zhì)對聚苯硫醚纖維力學(xué)性能的影響

在本次實(shí)驗(yàn)中，聚苯硫醚纖維力學(xué)性能隨著高錳酸鉀的濃度及處理時(shí)間的增大而減小，當(dāng)高錳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，斷裂強(qiáng)力保持率為90.12%，斷裂伸長保持率91.54%，隨著處理時(shí)間的增大斷裂強(qiáng)力保持率和斷裂伸長保持率均大幅度的降低，但均在90%以上，表明該聚苯硫醚纖維耐氧化性較好。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)探討了93℃不同濃度及種類的酸性、堿性及強(qiáng)氧化性物質(zhì)對聚苯硫醚纖維化學(xué)穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明，硫酸與氫氧化鈉，均不會(huì)對聚苯硫醚纖維化學(xué)力學(xué)性能有明顯影響，但是磷酸、鹽酸和高錳酸鉀則較大，在實(shí)際應(yīng)用過程中需要加以注意。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉光斗，唐國強(qiáng).高性能聚苯硫醚（PPS）纖維的發(fā)展與應(yīng)用[J].化工新型材料，2007（S1）：79-82.

[2]孫航，李志迎，賈曌.聚苯硫醚纖維的化學(xué)穩(wěn)定性研究[J].化工新型材料，2016，44（03）：187-189+195.

[3]張振方，孔楠.聚苯硫醚纖維的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].成都紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2016，33（02）：170-173.

[4]賀湘兵，于斌，韓建，張琦，徐國平，丁新波.酸堿條件對聚苯硫醚纖維力學(xué)性能的影響[J].浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，28（02）：178-181.