聚苯硫醚（PPS）是一種高溫工程聚合物具有良好的機(jī)械性能，例如尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以及化學(xué)和阻燃性。PPS可以用合適的陶瓷填料，例如二氧化鈦（二氧化鈦進(jìn)行加固2），以獲得能夠滿足各種應(yīng)用的特定設(shè)計(jì)要求，包括汽車(chē)和航空航天部件的高性能復(fù)合材料。特別地，對(duì)于飛行器的結(jié)構(gòu)，一個(gè)重要的考慮因素是材料的承受空氣動(dòng)力加熱和負(fù)載，以及抵抗侵蝕由于具有小的氣載粒子的影響的能力。彎曲強(qiáng)度也是一個(gè)主要問(wèn)題，因?yàn)楸M管填料補(bǔ)強(qiáng)賦予高剛度和強(qiáng)度，它可能使脆弱的彎曲損壞，由于基體和填充物剝離，從而削弱了結(jié)構(gòu)的性能的材料。
為了研究這些不同的方面，我們開(kāi)展了對(duì)彎曲 ??，熱，和PPS /二氧化鈦沖蝕磨損性能的研究2復(fù)合材料。自的復(fù)合屬性是已知的填料填充量在很大程度上取決于，我們測(cè)試了PPS /二氧化鈦2含有不同量-0，5，10，15，20，和25％重量（重量％） -的二氧化鈦復(fù)合物2顆粒填料。我們測(cè)量這些PPS /二氧化鈦的侵蝕，耐磨損2復(fù)合材料，以及之前和發(fā)生糜爛后的彎曲性能。我們還確定使用熱重分析（TGA）法的復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。
我們準(zhǔn)備將PPS復(fù)合材料樣品具有不同的TiO 2采用雙螺桿擠出機(jī)和注塑機(jī)顆粒物濃度。作為基體樹(shù)脂的微混合和注塑成型的PPS是聚苯硫醚Fortron 1200L1，由泰科納公司提供對(duì)于我們使用的技術(shù)≥99％級(jí)鈦（IV）氧化物（商品代碼14021）由Sigma-Aldrich提供的填料化學(xué)有限公司。的TiO 2的尺寸2的粒子約為200nm以下。用于微混煉和注射成型工藝參數(shù)詳述在表1中。純PPS的顆粒在75℃下24小時(shí)制備復(fù)合材料干之前在電爐。那么我們稱該P(yáng)PS顆粒和TiO 2顆粒中所需的比例混合，并在它們的微混煉，以獲得不同的樣品。
表1中。
用于制備復(fù)合材料樣品的微混合和注射成型工藝參數(shù)。
| 工藝參數(shù) | ||
|---|---|---|
| 料筒溫度（℃） | 微型混煉機(jī) | 340 |
| 復(fù)合輪轉(zhuǎn)速（rpm） | 微型混煉機(jī) | 100 |
| 復(fù)利的時(shí)間（分鐘） | 微型混煉機(jī) | 3 |
| 模具溫度（℃） | 注塑成型 | 150 |
| 注射壓力（bar） | 注塑成型 | 12 |
| 保壓壓力（巴） | 注塑成型 | 12 |
| 保持時(shí)間（s） | 注塑成型 | 15 |
為了測(cè)試沖蝕磨損性能，復(fù)合材料樣品在30歲以下和90°的角度撞擊在侵蝕試驗(yàn)臺(tái)采用150-200侵蝕μ米大小的二氧化硅顆粒作為腐蝕的。所用的試驗(yàn)裝置示于圖1。腐蝕的顆粒是通過(guò)3巴沿直徑50mm的噴嘴5毫米靜壓力驅(qū)動(dòng)的。在3巴壓力下的二氧化硅腐蝕的粒子的平均速率測(cè)定為40米/秒，而腐蝕的顆粒的質(zhì)量流量測(cè)量為6.25克/秒相對(duì)于空氣壓力。我們測(cè)量腐蝕的顆粒由雙圓盤(pán)法的沖擊速度，其詳情已發(fā)表 ??在以前的文件。2我們的研究結(jié)果表明，二氧化鈦的侵蝕速率2 -增強(qiáng)PPS復(fù)合材料樣品在兩個(gè)30和90°角撞擊增加隨的TiO 2濃度（參見(jiàn)圖3）。因此，我們可以說(shuō)的TiO 2增強(qiáng)導(dǎo)致復(fù)合材料的耐侵蝕性的降低。
圖1。
試驗(yàn)裝置用于確定聚苯硫醚含有不同量的二氧化鈦（二氧化鈦的（PPS）復(fù)合材料的固體顆粒侵蝕磨損的阻力2增強(qiáng)填料）。
我們進(jìn)行了彎曲試驗(yàn)上具有80×10×4mm的尺寸都被侵蝕和未侵蝕樣品，使用三點(diǎn)彎曲設(shè)置與為64mm的兩個(gè)支撐件之間的跨距值。采用日本島津AG-X試驗(yàn)機(jī)施加10kN的負(fù)載單元準(zhǔn)靜態(tài)荷載2mm/min的帶十字頭速度被應(yīng)用。我們得到的兩個(gè)彎曲彈性模量（材料的剛性，即抗彎曲性）和彎曲強(qiáng)度（彎曲應(yīng)力的材料之前可以打破耐受量）的測(cè)量值。
對(duì)于未侵蝕的PPS復(fù)合材料中，我們發(fā)現(xiàn)，彎曲彈性模量呈現(xiàn)穩(wěn)步增加而增加的TiO 2顆粒的濃度：參見(jiàn)圖2（a）所示。另一方面，在未侵蝕的復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度略有增強(qiáng)（9％）最多僅為10重量％的顆粒濃度：請(qǐng)參閱圖2（b）所示。在較高的負(fù)荷，取值范圍為從10至25重量％的TiO 2，基質(zhì)變得越來(lái)越不能完全封裝的無(wú)機(jī)填料粒子，導(dǎo)致了大量的空隙即減弱了復(fù)合材料的形成。
圖2。
彎曲模量（a）和含有不同量的二氧化鈦未侵蝕的PPS復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度（B）2顆粒填料，范圍從0到重量（重量％）25％。
圖3。
聚苯硫醚復(fù)合材料樣品具有不同的TiO侵蝕速率2的填料量，在30歲以下和90°沖擊角度。
圖4經(jīng)過(guò)侵蝕后總結(jié)了PPS復(fù)合材料的殘余彎曲性能。我們可以看到，由固體顆粒以90°沖擊角侵蝕PPS復(fù)合材料的殘余彎曲模量明顯高于在30°沖擊角侵蝕了復(fù)合材料的高，而且比之未侵蝕那些更高：參見(jiàn)圖4（一個(gè)）。這證實(shí)了文獻(xiàn)中報(bào)道的觀察3是固體顆粒erodents撞擊表面以90°沖擊角趨于硬化表面。另外，如在圖可以看出4（b）所示，對(duì)于侵蝕PPS復(fù)合材料的殘余彎曲強(qiáng)度值遵循的趨勢(shì)（峰值為10重量％）相似，其未侵蝕的同行。
圖4。
彎曲模量（a）和剝蝕和未侵蝕復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度（B）的比較。
最后，我們確定使用由Q50 TGA儀器對(duì)樣品的熱穩(wěn)定性。將樣品（≈10毫克）加熱從室溫至1000℃以20℃/分鐘，在氮?dú)鈿夥罩械乃俾省?0％重量損失的溫度作為起始降解溫度（T 10）。的最大分解溫度（T 米）被視為是對(duì)應(yīng)于由一階導(dǎo)數(shù)曲線中得到的峰的最大值。圖5示出了熱重分析結(jié)果為整齊的PPS和它的二氧化鈦2增強(qiáng)復(fù)合材料。分解溫度（T情節(jié)10）與二氧化鈦2加載顯示，見(jiàn)圖5（一），高達(dá)25重量％有在PPS復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性無(wú)明顯變化。但是，我們希望增加在TiO 2負(fù)載超過(guò)這個(gè)點(diǎn)，以產(chǎn)生熱穩(wěn)定性下降。的25重量％負(fù)載由約20℃降低的最大分解溫度
圖5。
含有不同的TiO PPS復(fù)合材料的熱重分析結(jié)果2填料量。（一）分解溫度（T的發(fā)病10）是相對(duì)不變，增加填料用量。（b）最大分解溫度（T 米隨填料填充量）減少。
總之，我們研究了彎曲，熱，和二氧化鈦固體顆粒沖蝕磨損性能如何2取決于二氧化鈦量，增強(qiáng)PPS復(fù)合材料而有所不同2填料。我們發(fā)現(xiàn)，較高濃度的填料改善了撓曲模量，并且還對(duì)量可高達(dá)10重量的復(fù)合材料的強(qiáng)度，抗彎％，而且減少了其耐侵蝕性。熱穩(wěn)定性只有輕微影響填料的濃度。我們還發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)90°的沖擊角侵蝕復(fù)合材料樣品的彎曲性能保持幾乎等于那些未侵蝕的樣品，而它們?cè)?0°沖擊角顯著降低。展望未來(lái)，我們計(jì)劃將類似調(diào)查的航空復(fù)合材料的熱，機(jī)械和沖蝕磨損性能采用新穎的制造，新一代的填充劑如火山和粉煤灰。我們的目標(biāo)是比較這類填料與常規(guī)填料的作用，并以突出的新穎填料增強(qiáng)的新一代航空復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
總之，我們研究了彎曲，熱，和二氧化鈦固體顆粒沖蝕磨損性能如何2取決于二氧化鈦量，增強(qiáng)PPS復(fù)合材料而有所不同2填料。我們發(fā)現(xiàn)，較高濃度的填料改善了撓曲模量，并且還對(duì)量可高達(dá)10重量的復(fù)合材料的強(qiáng)度，抗彎％，而且減少了其耐侵蝕性。熱穩(wěn)定性只有輕微影響填料的濃度。我們還發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)90°的沖擊角侵蝕復(fù)合材料樣品的彎曲性能保持幾乎等于那些未侵蝕的樣品，而它們?cè)?0°沖擊角顯著降低。展望未來(lái)，我們計(jì)劃將類似調(diào)查的航空復(fù)合材料的熱，機(jī)械和沖蝕磨損性能采用新穎的制造，新一代的填充劑如火山和粉煤灰。我們的目標(biāo)是比較這類填料與常規(guī)填料的作用，并以突出的新穎填料增強(qiáng)的新一代航空復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。