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。

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℃.

高熔融指数热致液晶聚芳酯及其熔喷非织造布的制备与结构

热致性液晶聚芳酯(TLCP)是少数具有可熔融加工性的液晶聚合物之一,可通过熔融加工制成高性能纤维,但因其熔融指数较低,难以采用熔喷纺丝工艺制成非织造布。通过在TLCP熔融混炼过程中加入少量2-羟基-6-萘甲酸(HNA)控制降解,可制备高熔融指数的TLCP(HMTLCP),并进一步熔喷制成非织造布。探究了热处理对HMTLCP非织造布热性能、结晶性能和力学性能的影响。研究结果表明,对填充率为70%的TLCP与填充率为5%的HNA进行熔融混炼,当混炼温度为295℃、混炼时间为4 min、转子转速为40 r/min时,可制备出用于熔喷工艺的HMTLCP;随着热处理温度的升高,非织造布的熔点提高,结晶更趋完善。相比未经热处理的非织造布,热处理温度升高至240℃时,非织造布的拉伸断裂强力由79.984 cN增大至215.073 cN。

缓冷条件对TLCP初生纤维分子链取向和力学性能的影响

采用熔融纺丝法在不同缓冷条件下制备热致液晶聚芳酯(TLCP)初生纤维,研究不同缓冷条件下TLCP初生纤维的分子链取向及结晶度,以及缓冷条件对纤维力学性能的影响。结果表明:缓冷条件的变化对TLCP初生纤维的结晶度几乎没有影响,但对于其分子链取向的影响较为显著;当缓冷温度固定在280℃、缓冷高度由80 mm降为40 mm时,TLCP初生纤维的取向因子(f)由0.945增加至0.964,当缓冷高度固定为80 mm、缓冷温度由280℃变为无缓冷时,纤维的f由0.945提高至0.970;TLCP初生纤维的断裂强度随着缓冷温度的降低而增大,随着缓冷高度的增加而降低;当缓冷高度固定为80 mm、缓冷温度由280℃变为无缓冷时,TLCP初生纤维断裂强度由5.9 cN/dtex增加至8.7 cN/dtex,当缓冷温度固定为280℃、缓冷高度由40 mm增至80 mm时,纤维断裂强度由7.3 cN/dtex下降至5.9 cN/dtex。