【摘 要】
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热致液晶聚芳酯(Thermotropic Liquid Crystal Polymer,TLCP)具有突出的力学性能、热稳定性和尺寸稳定性等优点,作为高性能聚合物可应用于宇航军事、电子通信、生物医学等领域。然而,大多数全芳族TLCP具有较高的熔融温度,不利于其加工成型。通过引入取代基、非线性单体、柔性基元等方式可降低TLCP的熔点,但同时会不可避免地破坏分子链的规整性,继而对其力学性能和热稳定性能
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热致液晶聚芳酯(Thermotropic Liquid Crystal Polymer,TLCP)具有突出的力学性能、热稳定性和尺寸稳定性等优点,作为高性能聚合物可应用于宇航军事、电子通信、生物医学等领域。然而,大多数全芳族TLCP具有较高的熔融温度,不利于其加工成型。通过引入取代基、非线性单体、柔性基元等方式可降低TLCP的熔点,但同时会不可避免地破坏分子链的规整性,继而对其力学性能和热稳定性能产生不利的影响。因此,有必要通过分子结构设计合成出熔点相对较低且力学性能和热稳定性能优异的热致液晶聚芳酯。为了获得综合性能优异的TLCP,本文首先确立了乙酰化-缩聚-增粘连续进行的熔融聚合工艺,制备出两个系列含有萘环结构的液晶聚芳酯,并通过分子模拟及测试表征对其结构与性能进行研究。与不含有萘环结构的对照液晶聚芳酯M相比,萘环结构的引入使液晶聚芳酯的分子链堆积更加紧密,赋予其较强的刚性和分子间作用力。因此,所制备的萘环液晶聚芳酯具有适宜的熔融温度、较好的热稳定性能与结晶性能,有利于其后续加工和应用。其次,针对熔融聚合后期体系粘度较大、高温易降解等问题,对液晶聚芳酯进行固相聚合研究。由于末端基的继续反应,固相聚合后液晶聚芳酯分子链增长,分子量增加,熔融温度和结晶温度有所提高,但固相聚合超过24 h后,粒子内部反应端基浓度下降,分子量达到平衡极限值从而导致液晶聚芳酯熔点增长比较缓慢,长时间高温下分子链的降解反应逐渐占据优势,热稳定性能和结晶度又有所下降。最后,将所合成的液晶聚芳酯经熔融纺丝制备初生纤维,研究了初生纤维的结构与性能。液晶聚芳酯初生纤维表面光滑,具有明显的原纤化现象,初生纤维取向度较高,处于86.84-91.11%之间。液晶聚芳酯纤维的强度和弹性模量随喷头拉伸比(spinneret draw ratio,SDR)的增加,表现出了增加的变化趋势,在SDR为80时可分别高达1.12 GPa和48.02 GPa,具有优异的力学性能。初生纤维经热处理后熔融温度、热稳定性能、结晶度和力学性能可显著提高,在热处理6 h后纤维强度和模量可达1.53 GPa和52.55 GPa,48 h后,强度和模量可增至1.75 GPa和53.82 GPa,增幅减慢,且结晶度和热稳定性能有所下降,可能是由于热处理时间过长导致了降解反应的发生。
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