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新型热致性液晶高分子的合成工艺与增强研究

张传吉  
【摘要】: 本论文对热致液晶高分子的合成、增强做了基础性的研究,选择了最佳的工艺条件,尝试了新型的催化体系并得到了较好的实验效果。为热致液晶高分子的工业化提供了成熟的技术路线,并且为未来液晶高分子的合成与复合方向作出了有效的预测。 从分子设计的角度出发,本论文将1,3-二溴丙烷与1,4-二溴丁烷(DP)作为引入的取代基单体,与对羟基苯甲酸(HBA)共聚为偏1,3(1,4)-对羟基苯甲酸丙烷(Hn),然后与4,4-二乙酰氧基联苯撑、对苯二甲酸(TA)进行熔融共缩聚。合成出一种具有优良加工性能的全芳族热致液晶高分子。研究结果表明:取代基的引入,有效地降低了聚合物的加工温度与熔点,解决了全芳液晶共聚酯在进入液晶相以前就已经分解,液晶性无法呈现出来的问题。并且可以降低后期聚合反应速度和熔体粘度,有利于聚合反应的控制。本文还对液晶共聚酯组成与熔点进行了统计分析,结果表明:各种单体的含量对液晶共聚酯的聚合反应及聚合产物的熔点有不同程度的影响,可调节各单体的含量合成不同熔点的热致性液晶高分子,用来得到具有不同热形变温度的聚合产物。 液晶共聚酯的熔融聚合反应的实际控制机理会随着反应条件的不同而随之改变,反应时间、反应温度、反应器皿容积、氮气流量、真空度和反应粒子大小等条件都会引起控制机理的变化。通过对于这些复杂条件的优选,得到了熔融聚合反应的最佳条件,为工业化的生产提供了直观的数据。 采用差示扫描量热(DSC)法研究了热致液晶共聚酯的结晶和熔融行为,同时使用核磁共振仪与高温偏光显微镜对热致性液晶共聚酯的微观结构进行了探讨。结果表明热致液晶共聚酯的DSC曲线与偏光显微镜观察到的现象一致:主链热致液晶共聚酯中,引入取代基链长会有效的降低聚酯的熔点,而且引入的取代基链长也直接影响到聚酯的Tg,主链热致聚酯刚度骨架中,短的链长相比长链拥有更高的Tg,链的长度,直接决定对于聚酯结晶的干扰。链长越大,对于聚酯结晶的影响就越大,使得熔点也就越低。为了能够得到更加适宜的加工温度,引入长链的取代基,将会是一个研究趋势。 离子液体作为一种新型的化学产品,受到了众多科研工作者的广泛关注。本论文通过引入新型的离子液体作为合成载体与催化剂,成功合成出高性能的液晶高分子聚合物,取得了预期的效果。同时离子液体作为合成载体,具有减少聚合环境污染,提高聚合产物转化率,可重复使用的优点,给未来热致性液晶合成提供了一个新的可行性方向。 制备出的液晶共聚酯具有优良的电性能与力学性能,而通过与玻纤制成的复合材料具有高强度、高耐腐蚀性与绝缘性等优点。本文主要研制了一种具有高强度高模量的全芳族液晶高分子,在合成反应的后期,将短切纤维直接加入共聚物中原位复合,获得了综合性能较好的TLCP/GF复合材料。


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