液晶高分子及其共混體系的結(jié)構(gòu)與流變行為的研究.pdf

1、I液晶高分子及其共混體系的結(jié)構(gòu)與流變行為的研究摘要液晶高分子存在多層次結(jié)構(gòu)包括分子的單元結(jié)構(gòu)鏈段結(jié)構(gòu)有序微區(qū)結(jié)構(gòu)和織態(tài)結(jié)構(gòu)這是一個比柔性鏈高分子復(fù)雜很多的體系因此液晶高分子共混體系的相形態(tài)和共混體系的流變行為與柔性鏈高分子共混體系相比要復(fù)雜得多兩者存在明顯的差別迄今為止雖然對液晶高分子及其共混體系的結(jié)構(gòu)和流變行為已有了一些研究但在液晶高分子熔融過程中的結(jié)構(gòu)流變行為液晶高分子共混體系的界面流變學液晶高分子共混體系的多層次結(jié)構(gòu)流變學分散相液

2、晶高分子液滴的形態(tài)演變過程的理論預(yù)測等方面依然缺乏研究為此本文中我們選擇液晶高分子LC5000VectraA950及它們與柔性鏈高分子的共混體系作為研究對象深入地研究了液晶高分子在熔融過程的流變行為LC5000聚碳酸酯PC共混物相界面流變行為和相形態(tài)的形成過程以及VectraA950聚醚酰亞胺(PEI)共混體系的結(jié)構(gòu)流變行為進而建立了液晶高分子及其與柔性鏈高分子共混體系的多層次結(jié)構(gòu)與它們的流變行為間的定量關(guān)系發(fā)展了上述液晶高分子復(fù)雜體系

3、的結(jié)構(gòu)流變理論主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下1.首次研究了熱致液晶高分子LC5000在熔融過程中的結(jié)構(gòu)流變行為通過DSC和動態(tài)溫度掃描研究了LC5000的熔融過程DSC的結(jié)果表明LC5000存在一個很寬的熔融范圍從270到294在270到294范圍內(nèi)LC5000處于非完全液晶態(tài)固態(tài)晶體分散混合在液晶態(tài)中形成懸浮體系呈現(xiàn)粘彈性固體特征而在294以上LC5000進入完全液晶態(tài)呈現(xiàn)粘彈性液體的特征通過借鑒聚合物復(fù)合體系中求解固體含量的方法求解得到了熔

4、融過程中液晶高分子中晶體的含量隨著溫度的增加晶體含量逐步減少首次通過松弛時間譜和對織態(tài)結(jié)構(gòu)進行離散傅立葉變換得到的功率譜研究了液晶高分子LC5000在完全液晶態(tài)下的特征松弛過程研究結(jié)果表明LC5000有序微區(qū)的形變松弛過程的特征時間在50s左右有序微區(qū)的凝聚過程時間2400sLC5000的取向松弛時間很短在實驗范圍內(nèi)不能得到另一方面我們運用松弛時間譜研究了非完全液晶態(tài)下的特征松弛過程結(jié)果表明在III構(gòu)的介觀尺寸變量和隨結(jié)構(gòu)變化的界面張力

5、結(jié)果表明新建立的理論模型預(yù)測值與松弛過程實驗結(jié)果吻合較好與剪切形變過程實驗結(jié)果相比有一定偏差但是比原始的橢球形變模型預(yù)測的結(jié)果更接近實驗值5研究VectraA950的結(jié)構(gòu)中斷剪切流變行為和VectraA950PEI共混體系的多層次結(jié)構(gòu)流變學研究了液晶高分子VectraA950的結(jié)構(gòu)中斷剪切流變行為實驗結(jié)果顯示在對液晶高分子熔體施加一定的剪切后停止流場使結(jié)構(gòu)恢復(fù)一段時間比柔性鏈高分子的松弛時間長很多再次施加的相同大小的瞬態(tài)剪切流場時液晶高

6、分子VectraA950的結(jié)構(gòu)變化并不相同這與液晶高分子的多層次結(jié)構(gòu)有關(guān)相對中斷剪切實驗的結(jié)構(gòu)恢復(fù)時間而言分子單元結(jié)構(gòu)鏈段到液晶高分子的有序微區(qū)結(jié)構(gòu)的松弛時間較短因此對中斷剪切流變行為不存在影響液晶高分子有序微區(qū)的凝聚過程織態(tài)結(jié)構(gòu)松弛過程很長對中斷剪切流變行為會產(chǎn)生影響與此同時由于中斷剪切流變實驗時間很長在實驗過程中會產(chǎn)生化學反應(yīng)影響液晶高分子從單元結(jié)構(gòu)鏈段到液晶高分子的有序微區(qū)結(jié)構(gòu)和液晶高分子的織態(tài)結(jié)構(gòu)的各層次結(jié)構(gòu)的變化研究了Vect

7、raA950PEI共混體系多層次結(jié)構(gòu)與共混體系動態(tài)流變特性的關(guān)系在研究液晶高分子的動態(tài)流變特性時引入Palierne模型對動態(tài)實驗結(jié)果進行預(yù)測結(jié)果表明在VectraA950PEI共混體系的動態(tài)頻率掃描的低頻區(qū)Palierne模型擬合的結(jié)果與TLCPPEI共混體系的實驗結(jié)果相吻合而在高頻區(qū)與實驗結(jié)果不相吻合這是由于分散相在高頻時液晶分散相偏離了球形造成的形狀偏離球形與VectraA950PEI共混體系中多層次結(jié)構(gòu)在動態(tài)流場中的流變響應(yīng)有關(guān)