熱致性液晶聚芳酯纖維的制備與表征.pdf

1、熱致性液晶高分子(TLCP)是一種高性能材料，熱致性液晶聚芳酯是20世紀70年代中期發(fā)展起來的一類熱致性液晶高分子，它不僅具有優(yōu)異的抗張強度和較高的模量，而且具有突出的耐熱、耐化學(xué)腐蝕、自阻燃、高尺寸穩(wěn)定性能及優(yōu)良的加工性能，引起了科學(xué)界和工業(yè)界廣泛關(guān)注。目前，制備液晶聚芳酯高性能纖維只有美國和日本等少數(shù)幾家公司掌握了生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)已進行多年的TLCP研發(fā)，近年來也開始產(chǎn)業(yè)化的探索。然而由于成本、紡絲工藝過程控制及工業(yè)化設(shè)備的問題

2、，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的并不多，這些問題的解決尚需研究者們作不懈的努力和突破。
　　 本課題對熱致性液晶聚芳酯原料流變性能進行了測試分析，確定了較佳的紡絲加工工藝；對熱致性液晶聚芳酯進行了紡絲工藝的探索，對紡絲加工裝置進行了改進創(chuàng)新，加入了緩冷裝置；討論了熱處理條件（熱處理時間、溫度）對纖維最終性能的影響。
　　 (1)該熱致性液晶聚芳酯的熔點為289.43℃，熱分解溫度在515℃以上，在290℃-585℃范圍內(nèi)都能觀察到向列相液

3、晶的特征。290℃時，該液晶呈現(xiàn)彩色向列相紋影織構(gòu)，590℃時，該液晶發(fā)生分解，但未觀察到該液晶聚酯從各向異性相向各向同性相轉(zhuǎn)變的過程，表明該體系的液晶清亮點在分解溫度之上。
　　 (2)液晶高分子是一類各向異性非牛頓流體，它的流變特性顯著區(qū)別于一般的各向同性材料或流體。穩(wěn)態(tài)流變測試表明：隨溫度的升高，表觀粘度呈明顯下降的趨勢，表現(xiàn)出粘度的溫度依賴性。在一定溫度下，體系的表觀粘度隨剪切速率的增大，呈切力變稀的特征。隨著溫度的升高

4、，TLCP體系的非牛頓指數(shù)n有所增大。TLCP熔體的粘流活化能要比常見的高聚物熔體的粘流活化能大。隨溫度的升高，TLCP熔體的結(jié)構(gòu)化粘度指數(shù)（Δη）變小。動態(tài)流變測試表明：儲能模量G’和損耗模量G”隨溫度的升高而下降，隨掃描頻率的增大而增大。該TLCP體系的特征模量為2800Pa，特征頻率為32.5rad·s-1。
　　 (3)本研究所用熱致性液晶聚芳酯采用熔融紡絲，紡絲溫度295-320℃，計量泵轉(zhuǎn)速為20rpm，卷繞速度為5

5、0-150m/min。初生纖維斷裂強度約為0.93GPa，楊氏模量約為43.51GPa，斷裂伸長率約為1.39％。初生纖維最大熱失重溫度為513.2℃。熱致性液晶聚芳酯纖維呈現(xiàn)明顯的皮芯結(jié)構(gòu)，纖維皮層取向高而芯層取向低；熱致性液晶聚芳酯纖維具有多重原纖結(jié)構(gòu)。
　　 (4)通過熱處理工藝處理，熱致性液晶聚芳酯初生纖維的熱學(xué)性能和力學(xué)性能得到顯著提高。隨熱處理時間的延長和熱處理溫度的提高，纖維的熔點上升，纖維的耐熱性增強；合適的熱處