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^共聚引入極性基團、化學(xué)改性引入極性基團、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)、形成氫鍵等途徑來改

2、善共混體系的相容性。液晶離聚物是指含有離子基團的液晶聚合物，它可以通過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，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，對于液晶聚合物的研究已趨于系統(tǒng)化，在國內(nèi)外的研究報道都很多;但對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與聚對苯二甲酸丁二

4、酯(PBT)、聚乙烯(PE)進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DSC、三維紅外圖象系統(tǒng)和拉伸試驗等方法進行了熱性能、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，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，同時共混物的拉伸強度達到最大值;MLCI-S為w=6.

5、5％時，斷裂伸長率為2.8％。
　　將納米碳酸鈣晶須與PBT、PE(PP)、MLCI-S進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DSC、POM、三維紅外圖象系統(tǒng)和拉伸試驗等方法進行了熱性能、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，對復(fù)合材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)沒有改善。當(dāng)MLCI-S含量為w=4.5％和納米CaCO3

6、晶須為w=4.5％時，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共混物的拉伸強度增加，在液晶離聚物的含量為w=4.5％左右達到最大值(25.6MPa)，比只加入納米CaCO3晶須復(fù)合材料的拉伸強度還要高(20.4MPa);之后隨著納米CaCO3晶須含量的進一步增加(＞w=7.1％)，共混物的拉伸強度略有下降;隨著納米CaCO3晶須的加入，共混物的斷裂伸

7、長率也隨之增加，在MLCI-S含量為w=4.5％時，達到最大值3.4％;對于PBT/PP/MLCI-S/CaCO3納米晶須復(fù)合材料，MLCI-S的加入使得PBT/PP共混物的拉伸強度增加，在液晶離聚物的含量為w=4.5％左右達到最大值(28.6MPa)，比只加入納米CaCO3晶須復(fù)合材料的拉伸強度還要高(24.9MPa);之后隨著納米CaCO3晶須含量的進一步增加(＞w=7.1％)，共混物的拉伸強度略有下降;隨著納米CaCO3晶須的加入

8、，共混物的斷裂伸長率也隨之增加，在MLCI-S含量為w=4.5％時，達到最大值3.9％。
　　將納米CaSO4晶須與PBT、PE(PP)、MLCI-S進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DSC、POM、三維紅外圖象系統(tǒng)和拉伸試驗等方法進行了熱性能、微觀形態(tài)及力學(xué)性能的分析。MLCI-S的加入使得PBT/PE共混物的拉伸強度增加，在液晶離聚物的

9、含量為w=2.8％左右達到最大值(25.8MPa)，比只加入納米CaSO4晶須復(fù)合材料的拉伸強度還要高(24.3MPa);之后隨著納米CaSO4晶須含量的進一步增加(＞w=7.2％)，共混物的拉伸強度略有下降;隨著納米CaSO4晶須的加入，共混物的斷裂伸長率也隨之增加，在MLCI-S含量為w=2.8％時，達到最大值2.6％;然而，過量納米CaSO4晶須的引入，使相容性變差，也使共混物的斷裂伸長率降低;對于PBT/PP/MLCI-S/納米