聚苯硫醚（PPS）是一种高温工程聚合物具有良好的机械性能，例如尺寸稳定性和热稳定性，以及化学和阻燃性。PPS可以用合适的陶瓷填料，例如二氧化钛（二氧化钛进行加固2），以获得能够满足各种应用的特定设计要求，包括汽车和航空航天部件的高性能复合材料。特别地，对于飞行器的结构，一个重要的考虑因素是材料的承受空气动力加热和负载，以及抵抗侵蚀由于具有小的气载粒子的影响的能力。弯曲强度也是一个主要问题，因为尽管填料补强赋予高刚度和强度，它可能使脆弱的弯曲损坏，由于基体和填充物剥离，从而削弱了结构的性能的材料。
为了研究这些不同的方面，我们开展了对弯曲 ，热，和PPS /二氧化钛冲蚀磨损性能的研究2复合材料。自的复合属性是已知的填料填充量在很大程度上取决于，我们测试了PPS /二氧化钛2含有不同量-0，5，10，15，20，和25％重量（重量％） -的二氧化钛复合物2颗粒填料。我们测量这些PPS /二氧化钛的侵蚀，耐磨损2复合材料，以及之前和发生糜烂后的弯曲性能。我们还确定使用热重分析（TGA）法的复合材料的热稳定性。
我们准备将PPS复合材料样品具有不同的TiO 2采用双螺杆挤出机和注塑机颗粒物浓度。作为基体树脂的微混合和注塑成型的PPS是聚苯硫醚Fortron 1200L1，由泰科纳公司提供对于我们使用的技术≥99％级钛（IV）氧化物（商品代码14021）由Sigma-Aldrich提供的填料化学有限公司。的TiO 2的尺寸2的粒子约为200nm以下。用于微混炼和注射成型工艺参数详述在表1中。纯PPS的颗粒在75℃下24小时制备复合材料干之前在电炉。那么我们称该PPS颗粒和TiO 2颗粒中所需的比例混合，并在它们的微混炼，以获得不同的样品。
表1中。
用于制备复合材料样品的微混合和注射成型工艺参数。
| 工艺参数 | ||
|---|---|---|
| 料筒温度（℃） | 微型混炼机 | 340 |
| 复合轮转速（rpm） | 微型混炼机 | 100 |
| 复利的时间（分钟） | 微型混炼机 | 3 |
| 模具温度（℃） | 注塑成型 | 150 |
| 注射压力（bar） | 注塑成型 | 12 |
| 保压压力（巴） | 注塑成型 | 12 |
| 保持时间（s） | 注塑成型 | 15 |
为了测试冲蚀磨损性能，复合材料样品在30岁以下和90°的角度撞击在侵蚀试验台采用150-200侵蚀μ米大小的二氧化硅颗粒作为腐蚀的。所用的试验装置示于图1。腐蚀的颗粒是通过3巴沿直径50mm的喷嘴5毫米静压力驱动的。在3巴压力下的二氧化硅腐蚀的粒子的平均速率测定为40米/秒，而腐蚀的颗粒的质量流量测量为6.25克/秒相对于空气压力。我们测量腐蚀的颗粒由双圆盘法的冲击速度，其详情已发表 在以前的文件。2我们的研究结果表明，二氧化钛的侵蚀速率2 -增强PPS复合材料样品在两个30和90°角撞击增加随的TiO 2浓度（参见图3）。因此，我们可以说的TiO 2增强导致复合材料的耐侵蚀性的降低。
图1。
试验装置用于确定聚苯硫醚含有不同量的二氧化钛（二氧化钛的（PPS）复合材料的固体颗粒侵蚀磨损的阻力2增强填料）。
我们进行了弯曲试验上具有80×10×4mm的尺寸都被侵蚀和未侵蚀样品，使用三点弯曲设置与为64mm的两个支撑件之间的跨距值。采用日本岛津AG-X试验机施加10kN的负载单元准静态荷载2mm/min的带十字头速度被应用。我们得到的两个弯曲弹性模量（材料的刚性，即抗弯曲性）和弯曲强度（弯曲应力的材料之前可以打破耐受量）的测量值。
对于未侵蚀的PPS复合材料中，我们发现，弯曲弹性模量呈现稳步增加而增加的TiO 2颗粒的浓度：参见图2（a）所示。另一方面，在未侵蚀的复合材料的抗弯强度略有增强（9％）最多仅为10重量％的颗粒浓度：请参阅图2（b）所示。在较高的负荷，取值范围为从10至25重量％的TiO 2，基质变得越来越不能完全封装的无机填料粒子，导致了大量的空隙即减弱了复合材料的形成。
图2。
弯曲模量（a）和含有不同量的二氧化钛未侵蚀的PPS复合材料弯曲强度（B）2颗粒填料，范围从0到重量（重量％）25％。
图3。
聚苯硫醚复合材料样品具有不同的TiO侵蚀速率2的填料量，在30岁以下和90°冲击角度。
图4经过侵蚀后总结了PPS复合材料的残余弯曲性能。我们可以看到，由固体颗粒以90°冲击角侵蚀PPS复合材料的残余弯曲模量明显高于在30°冲击角侵蚀了复合材料的高，而且比之未侵蚀那些更高：参见图4（一个）。这证实了文献中报道的观察3是固体颗粒erodents撞击表面以90°冲击角趋于硬化表面。另外，如在图可以看出4（b）所示，对于侵蚀PPS复合材料的残余弯曲强度值遵循的趋势（峰值为10重量％）相似，其未侵蚀的同行。
图4。
弯曲模量（a）和剥蚀和未侵蚀复合材料弯曲强度（B）的比较。
最后，我们确定使用由Q50 TGA仪器对样品的热稳定性。将样品（≈10毫克）加热从室温至1000℃以20℃/分钟，在氮气气氛中的速率。10％重量损失的温度作为起始降解温度（T 10）。的最大分解温度（T 米）被视为是对应于由一阶导数曲线中得到的峰的最大值。图5示出了热重分析结果为整齐的PPS和它的二氧化钛2增强复合材料。分解温度（T情节10）与二氧化钛2加载显示，见图5（一），高达25重量％有在PPS复合材料的热稳定性无明显变化。但是，我们希望增加在TiO 2负载超过这个点，以产生热稳定性下降。的25重量％负载由约20℃降低的最大分解温度
图5。
含有不同的TiO PPS复合材料的热重分析结果2填料量。（一）分解温度（T的发病10）是相对不变，增加填料用量。（b）最大分解温度（T 米随填料填充量）减少。
总之，我们研究了弯曲，热，和二氧化钛固体颗粒冲蚀磨损性能如何2取决于二氧化钛量，增强PPS复合材料而有所不同2填料。我们发现，较高浓度的填料改善了挠曲模量，并且还对量可高达10重量的复合材料的强度，抗弯％，而且减少了其耐侵蚀性。热稳定性只有轻微影响填料的浓度。我们还发现，在一个90°的冲击角侵蚀复合材料样品的弯曲性能保持几乎等于那些未侵蚀的样品，而它们在30°冲击角显著降低。展望未来，我们计划将类似调查的航空复合材料的热，机械和冲蚀磨损性能采用新颖的制造，新一代的填充剂如火山和粉煤灰。我们的目标是比较这类填料与常规填料的作用，并以突出的新颖填料增强的新一代航空复合材料的优点和缺点。
总之，我们研究了弯曲，热，和二氧化钛固体颗粒冲蚀磨损性能如何2取决于二氧化钛量，增强PPS复合材料而有所不同2填料。我们发现，较高浓度的填料改善了挠曲模量，并且还对量可高达10重量的复合材料的强度，抗弯％，而且减少了其耐侵蚀性。热稳定性只有轻微影响填料的浓度。我们还发现，在一个90°的冲击角侵蚀复合材料样品的弯曲性能保持几乎等于那些未侵蚀的样品，而它们在30°冲击角显著降低。展望未来，我们计划将类似调查的航空复合材料的热，机械和冲蚀磨损性能采用新颖的制造，新一代的填充剂如火山和粉煤灰。我们的目标是比较这类填料与常规填料的作用，并以突出的新颖填料增强的新一代航空复合材料的优点和缺点。