含磺酸離子的液晶離聚物及其復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、液晶聚合物(Liquid crystalline polymer，LCP)具有高模量、高強(qiáng)度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性、較低的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)良性能，因而在復(fù)合材料方面得到廣泛應(yīng)用。但大部分LCP與熱塑性聚合物屬于不相容體系，這種不相容導(dǎo)致了兩相之間的界面粘結(jié)力較差，共混物的力學(xué)性能不如預(yù)期的理想，因此，通?？梢酝ㄟ^(guò)共聚引入極性基團(tuán)、化學(xué)改性引入極性基團(tuán)、接枝、嵌段共聚-共混、加入增容劑、形成互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)結(jié)構(gòu)、形成氫鍵等途徑來(lái)改

2、善共混體系的相容性。液晶離聚物是指含有離子基團(tuán)的液晶聚合物，它可以通過(guò)離子的相互作用使液晶聚合物與其他熱塑性聚合物的相互作用增強(qiáng)，相容性得以改善，它綜合了離聚物和液晶聚合物兩方面的內(nèi)容，是一種新型的功能高分子。目前，對(duì)于液晶聚合物的研究已趨于系統(tǒng)化，在國(guó)內(nèi)外的研究報(bào)道都很多;但對(duì)于液晶離聚物的研究卻不多，尤其是液晶離聚物在復(fù)合材料中的應(yīng)用就更少了，是目前液晶聚合物研究領(lǐng)域的前沿課題之一，不僅具有重要的理論意義，而且在與其他熱塑性聚合物共

3、混制備性能優(yōu)良的復(fù)合材料方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文合成了一種液晶單體對(duì)苯二甲酸二-(4-羧基苯)酯(M)，將其與1，10-癸二醇、1，12-十二烷二醇和亮黃(BY)按不同比例進(jìn)行溶液縮聚反應(yīng)，制備了一種含有磺酸離子的主鏈液晶離聚物(MLCI-S)。液晶離聚物MLCI-S液晶區(qū)間147.7℃，清亮點(diǎn)溫度為242.5℃，具有良好的熱穩(wěn)定性;其織構(gòu)為典型的向列相液晶。
　　將合成的液晶離聚物MLCI-S與聚對(duì)苯二甲酸丁二

4、酯(PBT)、聚乙烯(PE)進(jìn)行了熔融共混制備了PBT/PE/MLCI-S共混物。將合成的共混物通過(guò)DSC、三維紅外圖象系統(tǒng)和拉伸試驗(yàn)等方法進(jìn)行了熱性能、微觀形態(tài)及其力學(xué)性能的分析。當(dāng)MLCI-S加入w=6.5％時(shí)，共混體系的分散得到了改善，PE分散相的相區(qū)尺寸變小，MLCI-S介于PBT和PE兩相界面之間，增加了PBT和PE之間的界面粘結(jié)力，降低了界面張力，改善了二者之間的相容性，同時(shí)共混物的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值;MLCI-S為w=6.

5、5％時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)率為2.8％。
　　將納米碳酸鈣晶須與PBT、PE(PP)、MLCI-S進(jìn)行了熔融共混制備了PBT/PE/MLCI-S/CaCO3和PBT/PP/MLCI-S/CaCO3復(fù)合材料。共混物通過(guò)DSC、POM、三維紅外圖象系統(tǒng)和拉伸試驗(yàn)等方法進(jìn)行了熱性能、微觀形態(tài)及力學(xué)性能的分析。只加入納米CaCO3晶須，分散相尺寸較大，雜亂的分散于基體中，對(duì)復(fù)合材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)沒(méi)有改善。當(dāng)MLCI-S含量為w=4.5％和納米CaCO3

6、晶須為w=4.5％時(shí)，PE的尺寸減小，MLCI-S包裹著CaCO3納米晶須存在于PE和PBT中，改善了二者的相容性;MLCI-S的加入使得PBT/PE共混物的拉伸強(qiáng)度增加，在液晶離聚物的含量為w=4.5％左右達(dá)到最大值(25.6MPa)，比只加入納米CaCO3晶須復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度還要高(20.4MPa);之后隨著納米CaCO3晶須含量的進(jìn)一步增加(＞w=7.1％)，共混物的拉伸強(qiáng)度略有下降;隨著納米CaCO3晶須的加入，共混物的斷裂伸

7、長(zhǎng)率也隨之增加，在MLCI-S含量為w=4.5％時(shí)，達(dá)到最大值3.4％;對(duì)于PBT/PP/MLCI-S/CaCO3納米晶須復(fù)合材料，MLCI-S的加入使得PBT/PP共混物的拉伸強(qiáng)度增加，在液晶離聚物的含量為w=4.5％左右達(dá)到最大值(28.6MPa)，比只加入納米CaCO3晶須復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度還要高(24.9MPa);之后隨著納米CaCO3晶須含量的進(jìn)一步增加(＞w=7.1％)，共混物的拉伸強(qiáng)度略有下降;隨著納米CaCO3晶須的加入

8、，共混物的斷裂伸長(zhǎng)率也隨之增加，在MLCI-S含量為w=4.5％時(shí)，達(dá)到最大值3.9％。
　　將納米CaSO4晶須與PBT、PE(PP)、MLCI-S進(jìn)行了熔融共混制備了PBT/PE/MLCI-S/CaCO3和PBT/PP/MLCI-S/納米CaSO4晶須復(fù)合材料。共混物通過(guò)DSC、POM、三維紅外圖象系統(tǒng)和拉伸試驗(yàn)等方法進(jìn)行了熱性能、微觀形態(tài)及力學(xué)性能的分析。MLCI-S的加入使得PBT/PE共混物的拉伸強(qiáng)度增加，在液晶離聚物的

9、含量為w=2.8％左右達(dá)到最大值(25.8MPa)，比只加入納米CaSO4晶須復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度還要高(24.3MPa);之后隨著納米CaSO4晶須含量的進(jìn)一步增加(＞w=7.2％)，共混物的拉伸強(qiáng)度略有下降;隨著納米CaSO4晶須的加入，共混物的斷裂伸長(zhǎng)率也隨之增加，在MLCI-S含量為w=2.8％時(shí)，達(dá)到最大值2.6％;然而，過(guò)量納米CaSO4晶須的引入，使相容性變差，也使共混物的斷裂伸長(zhǎng)率降低;對(duì)于PBT/PP/MLCI-S/納米