热致性液晶聚芳酯纤维的后固相聚合宏观动力学

以热致性液晶聚芳酯(TLCP)初生纤维为原料,通过初生纤维后续的热处理(即后固相聚合)提高纤维力学性能,对纤维后固相反应的宏观动力学行为进行了研究。结果表明:在热处理初期,纤维质量损失率增加迅速,说明聚芳酯相对分子质量增长速率较快;当达到一定程度后,相对分子质量增长速率变慢;热处理温度对其影响显著,热处理温度越高,相对分子质量升高越快;热处理前后期的表观活化能分别为94.4 kJ/mol和38.4 kJ/mol。

热致性液晶聚芳酯纤维表面的化学修饰

采用环氧氯丙烷作为处理试剂,通过傅-克化学反应来修饰热致性液晶聚芳酯(TLCP)纤维的表面,并通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、万能电子强力仪、单丝拔出试验(SFP)与扫描电子显微镜(SEM)系统研究了化学修饰对纤维表面的化学结构、纤维力学性能、复合材料的界面剪切强度及纤维的表面形态的影响。研究结果表明:通过傅-克化学反应修饰TLCP纤维的表面,可以有效地提高TLCP单纤维-环氧树脂复合材料的界面剪切强度,相对于未修饰的纤维约提高了52%,表面化学修饰的最佳反应时间为40 min。此外,经修饰的TLCP单纤维表面没有明显的刻蚀或受损现象,且纤维的力学性能不会受到明显影响。傅-克化学反应修饰TLCP纤维可有效提高TLCP纤维-环氧树脂复合材料的界面性能。

热致性液晶聚芳酯纤维的制备与热处理

热致性液晶聚芳酯(TLCP)纤维是一类具有较高强度与模量的高性能纤维。将由4,4'-二苯醚二甲酸、4-乙酰氧基苯甲酸、1,4-二乙酰氧基苯撑、2,6-萘二甲酸和对苯二甲酸熔融缩聚制得的新型液晶聚芳酯,通过熔融纺丝制得初生纤维,然后经热处理,制备高强、高模TLCP纤维。通过金相显微镜、差示扫描量热仪、热失重仪、纤维强力仪等对该TLCP初生纤维与热处理后的纤维性能进行了研究和表征。

热致性液晶聚芳酯纤维的制备与结构研究

介绍了利用低分子质量和高分子质量热致性液晶聚芳酯(TLCP),通过熔融纺丝制备TLCP初生纤维的加工工艺及后处理方法,分析了纺丝过程中TLCP熔体在喷丝板下方的形变过程,并通过扫描电镜、广角X-射线衍射仪、纤维强度仪对TLCP纤维的结构和性能进行表征,为热致性TLCP纤维的工业化提供了可靠的工艺参数。

聚苯硫醚/热致性液晶聚芳酯的流变性及其纤维的性能研究

将自制热致性液晶聚芳酯(PEE)与聚苯硫醚(PPS)共混,通过熔融纺丝制备了PPS/PEE纤维。采用高压毛细管流变仪研究了PPS/PEE共混物的流变行为,利用扫描电子显微镜观察了PPS/PEE纤维的形态结构,通过差示扫描量热仪、热重分析仪、X射线衍射仪等表征了PEE的含量对PPS/PEE纤维热性能及结晶行为的影响。结果表明:PEE的加入大幅度降低了PPS树脂的表观黏度,减小了其对剪切速率的敏感性,提高了PPS基体的结晶速率,加快了其结晶过程,在一定程度上提高了PPS纤维的热稳定性;PEE在共混纤维中起到异相成核剂的作用,对PPS的晶型没有影响;PEE与PPS相容性较差,PEE以大尺寸微纤的形式分布于基体中。

热致液晶性纤维素芳族酯与聚碳酸酯注塑原位复合的研究

用自制热致液晶性纤维素芳族酯（ＡＥＣ）与聚碳酸酯（ＰＣ）进行了注塑原位复合的研究。结果表明：复合物的拉伸模量．弯曲模量及强度均随ＡＥＣ用量增加而增加，拉伸强度在ＡＥＣ含量为１０％时达到最大值；复合物力学性能的变化与其中ＡＥＣ液晶微纤的数量和形态密切相关。

热致液晶聚芳酯Vectran纤维的结构与性能

热致液晶聚芳酯Vectran纤维是一种新型的高性能纤维。介绍了Vectran纤维的发展状况、熔纺制备和热处理技术,分析了Vectran纤维的结构特征,对比研究了其力学性能、热性能、耐化学性能、抗蠕变以及耐摩擦性能等,并列举了其主要应用范围。

喷头拉伸比对热致液晶聚芳酯纤维结构与性能的影响

为探究喷头拉伸比对热致液晶聚芳酯(TLCPAR)纤维结晶结构以及力学性能的影响,通过熔融纺丝法制备了不同喷头拉伸比的TLCPAR纤维,采用WAXD分析纤维结晶度、晶粒尺寸以及晶区取向的变化,并分析其力学性能。结果表明,随喷头拉伸比的增大,纤维的结晶度增大,而晶粒尺寸没有明显的变化。经喷头拉伸后,初生纤维晶区取向度较高,且随喷头拉伸比的增大先增大后不变。由于纤维结晶度随喷头拉伸比的增加而增大,晶区取向度先增大后不变,使得TLCPAR初生纤维的强度和模量随着喷头拉伸比的增加而增大。

热处理对热致液晶聚芳酯纤维结构与性能的影响

针对热致液晶聚芳酯(TLCPAR)初生纤维结构不稳定、强度不高的问题,对其进行热处理以提高纤维分子质量,进而提高纤维的强度。将处于松弛状态的TLCPAR纤维置于热处理箱中,在不同的热处理温度和时间下进行热处理。借助广角X射线衍射仪、纱线强伸度仪测试与分析纤维的结晶度、晶粒尺寸、晶区取向以及纤维力学性能的变化。结果表明:热处理后TLCPAR纤维的(110)晶面和(211)晶面的晶粒尺寸显著增加,230℃热处理48 h后纤维的结晶度增加了37.1%,取向度仅下降2%,说明TLCPAR纤维中大分子链的堆砌更有序、更紧密;热处理后结构变化使TLCPAR纤维断裂强度增加了86.8%,弹性模量增加了20.9%。

Ⅰ型热致液晶聚芳酯纤维的耐热老化性研究

在150℃和220℃下分别对自制的Ⅰ型热致液晶聚芳酯(TLCPAR)初生纤维及其热处理纤维进行0~480 h干热老化处理,研究热老化温度和热老化时间对纤维结构和性能的影响。结果表明:在热老化初期,TLCPAR纤维强度下降较大,继续延长热老化时间,纤维强度下降趋势明显变缓;TLCPAR初生纤维在150℃和220℃下热老化时,强度损失率相差不大;TLCPAR热处理纤维在150℃下热老化时延长热老化时间对其强度影响较小,在220℃下长时间热老化后其强度下降比较明显,但热老化480 h后其断裂强度仍达8.6 cN/dtex;经220℃热老化处理480 h后,TLCPAR初生纤维和热处理纤维表面均有少量损伤,表面氧元素含量均略有上升,TLCPAR初生纤维熔点有所下降,TLCPAR热处理纤维熔点变化不大;220℃下Ⅰ型TLCPAR纤维具有较好的长时间耐热老化性。

N,N-二甲基乙酰胺/氯化钙体系对热致液晶聚芳酯纤维结构及性能的影响

为提高热致液晶聚芳酯(TLCP)纤维与基体材料的界面黏结性能,同时保持其优异的热学和力学性能,采用N,N-二甲基乙酰胺/氯化钙(DMAc/CaCl_2)体系对TLCP纤维进行表面改性制备TLCP/聚氨酯复合材料。借助单纤维万能测试仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、同步热分析仪和万能材料试验机等对改性前后的样品进行表征与分析。结果表明:TLCP纤维经DMAc/CaCl_2改性处理后表面条纹增多,平均粗糙度由96. 42 nm增至438. 60 nm;改性处理后的TLCP/聚氨酯复合材料的界面黏结性能有明显改善,平均剥离强度由0. 71 N/mm提高到1. 14 N/mm;改性后TLCP纤维分子结构无明显变化,纤维结晶结构不变,结晶度由69. 00%降至64. 45%;当DMAc体积分数不超过30%时,纤维的力学性能无明显下降。

固相聚合对萘环液晶聚芳酯结构与性能的影响

为解决液晶聚芳酯熔融缩聚反应后期由于反应温度和熔体黏度过高导致的降解交联副反应以及成形加工困难等问题,以6-羟基-2-萘甲酸(HNA)、2,6-萘二羧酸(NDA)、对苯二甲酸(TA)、4,4'-二羟基联苯(BP)为原料,采用原位一锅熔融聚合法制备了低分子量萘环热致液晶聚芳酯,并对其进行固相聚合。通过差示扫描量热仪、热重分析仪、偏光显微镜、X射线衍射和熔融指数仪对固相聚合后的液晶聚芳酯结构与性能进行了测试。结果表明,液晶聚芳酯的熔融温度和结晶度受聚合时间和温度的影响较大,呈现出先增加后降低的变化趋势,但并不会改变聚芳酯的晶体结构,同样属于正交晶型。此外,固相聚合在温度305℃下反应12 h,液晶聚芳酯热学和结晶性能得到明显改善;高于此时间和温度时聚芳酯的熔点开始降低,热降解反应开始进行,热稳定性和结晶性能下降。

芳香族聚酯液晶Vectran纤维的性能与应用

芳香族聚酯液晶Vectran纤维是一种新型的高性能纤维。分析了Vectran热致液晶聚芳酯纤维的结构特征、力学性能、热性能、耐化学性能、抗蠕变及耐摩擦性能,详述了影响纤维力学性能的因素,介绍了该纤维的应用领域。

热致液晶聚芳酯纤维的纺丝与固相缩聚

就热致液晶聚芳酯纤维的纺丝温度、热处理条件对纤维性能的影响进行了研究。通过差示扫描量热仪、纤维强力仪等对聚芳酯纤维的热性能及断裂强度进行了研究和分析,通过原子力显微镜对纤维的表面形态进行了观察,发现热致液晶聚芳酯纤维具有非常好的成纤特性,在热处理过程中,发生固相缩聚反应,高分子的相对分子质量增加,纤维断裂强度提高。

碱脲体系改性热致液晶聚芳酯纤维的染色性能

热致液晶聚芳酯(TLCP)纤维的分子取向度较高和表面化学惰性是影响其染色性能的主要障碍。针对这一问题,使用不同配比的碱脲体系对TLCP纤维进行改性处理,并将改性处理后的TLCP纤维用3%(omf)的分散红AM-SLR染色。考察了改性后纤维的机械性能、表面形貌、分子结构、热学性能及染色性能。结果表明,经过碱脲改性后的TLCP纤维表面呈现刻蚀和虫噬构象,改性处理后TLCP纤维含氧量上升,有利于纤维染色性能的提升,K/S值由改性前的1.79升高至4.02,且改性后TLCP纤维的力学性能小幅下降,热学稳定性无明显变化。

热致液晶聚芳酯/聚醚醚酮复合纤维非等温结晶动力学研究

通过熔融纺丝法制备了聚芳醚酯(PEAR)/聚醚醚酮(PEEK)和聚芳醚酮酯(PEKAR)/PEEK两种热致液晶聚芳酯/PEEK复合纤维,采用差示扫描量热仪(DSC)研究了热致液晶聚芳酯对PEEK纤维结晶行为的影响,并用Jeziorny方法、Ozawa方法、莫志深方法描述了复合纤维的非等温结晶动力学。结果表明:热致液晶聚芳酯PEAR和PEKAR在复合体系中起到了成核剂的作用,使体系的结晶度和结晶完善程度增加;莫志深方法可以很好地描述复合纤维的非等温结晶行为,而Jeziorny方法和Ozawa方法对本体系则不适用;莫志深方法分析结果表明,PEAR可降低PEEK的结晶速率,而PEKAR可提高PEEK的结晶速率。

含非线性双酚结构的热致液晶聚芳酯的合成与性能

以对羟基苯甲酸(HBA)、对苯二甲酸(TA)、联苯二酚(BP)和2,6-萘二甲酸(NDA)为原料,采用一步熔融缩聚法合成兼具优异加工性和耐热性的热致液晶聚芳酯TLCP-BP。通过调控分子链结构,用非线性双酚单体4,4′-二羟基二苯砜(HDPSO)代替主链HBA/BP/TA/NDA中的线性双酚单体BP,从而合成TLCP-HDPSO。采用热重分析仪、差示扫描量热仪和动态热机械分析仪评价材料的热学性能,利用广角X射线衍射仪、热台偏振光学显微镜和流变仪分别研究TLCP的结晶度、液晶相和流变行为。结果表明:TLCP-BP具有高玻璃化转变温度(t g=270℃)、高热稳定性(质量损失5%时的温度t d,5%=507℃)、典型向列相液晶纹影织构(结晶相-向列相转变温度t K-N=350℃),以及具有TLCP纤维形貌的单相结构;TLCP-HDPSO表现出微弱的液晶相,但在介观尺度上不存在(微)相分离。非线性双酚单体的引入影响了分子链的规整度及链段分布,制得的TLCP共聚物形貌均相程度远远优于共混物。

不同分子量热致性液晶聚芳酯相转变温度的测定

为明确分子量较高的液晶高分子(HMTLCP)和分子量较低的液晶高分子(LMTLCP)的玻璃化转变温度、熔融温度以及清亮点温度,利用常规DSC、DMA、介电谱仪、POM、TGA对两种试样进行了测试表征.结果表明,HMTLCP的玻璃化转变温度为100℃,熔融温度为246℃,清亮点温度为334℃;LMTLCP的玻璃化转变温度为110℃,熔融温度为238℃,清亮点温度为278℃.

液晶偶氮聚芳酯的合成及性能

以四丁基溴化铵为相转移催化剂,采用2,2′-二甲基-偶氮苯-4,4′-二甲酰氯与二羟基二苯砜界面缩聚,合成2种新型的偶氮聚芳酯(azo-PSR)。通过红外光谱对聚合物结构进行表征,经热失重、差示扫描量热、紫外可见、偏光显微等分析手段对聚合物的溶解性能、耐热性能、光致变色性能、溶致液晶性能进行了测试。实验结果表明,azo-PSR在常温条件下可溶于常见的有机溶剂;聚合物具有高的特性黏度,最高可达1.20dL/g;其玻璃转化温度Tg及热分解温度(T5%)分别为202.2℃,345.9℃(azo-PSR1)和189.5℃,345.9℃(azo-PSR2);聚合物在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中可产生溶致液晶态并具有光致变色性能。

高性能聚芳酯纤维的研制和表征

介绍了热致性液晶聚芳酯纤维的制备。选用双酚A、对苯二甲酸、间苯二甲酸为单体进行熔融聚合,制得具有不同相对分子质量的双酚A-对/间苯二甲酸共聚酯,探索了后续固相聚合工艺,研究了后续固相聚合对原熔融聚合物相对分子质量、热性能以及力学性能的影响。原聚合物再经固相聚合及不经固相聚合的两种聚芳酯在不同的纺丝和热处理工艺条件下,可以获得力学性能相近的聚芳酯纤维,为进一步研制热致液晶型聚芳酯纤维生产路线提供可靠的工艺数据。