熱致性液晶聚合物-不飽和聚酯-玻璃纖維原位混雜復合材料的制備與研究.pdf

1、不飽和聚酯(uP)樹脂作為一種熱固性材料，有著相當廣泛的應用。隨著新型電器不斷朝著小型化、大容量、高可靠性和安全性方向發(fā)展，對材料的綜合性能要求越來越高，只能尋求新的改性途徑制造高性能的新型不飽和聚酯樹脂基復合材料，才能適應高技術領域的應用要求。因此，大量的學者開始研究用各種方法對其進行增韌增強改性，取得了較好的成績的同時也存有一些不足之處。隨著“原位(in-situ)復合材料”及“原位混雜(in-sttu hybrid)復合材料”概念

2、的提出，熱致性液晶聚合物被認為是改性基體材料最有希望的方法之一。本文利用自行合成的端基具有雙鍵及-NCO基團的反應型熱致性液晶聚合物對不飽和聚酯/玻璃纖維混雜體系進行了改性研究，通過實驗及結果表征得到以下結論： 1、采用溶液聚合方法合成了端基具有雙鍵的熱致性液晶聚合物(LCMC)，端基具有-NCO基團的熱致性液晶聚合物(LCPU)，和無反應性基團的熱致性液晶聚合物(PHBT)。產物分別用特性粘度測定、 FTIR、DSC、TG、W

3、AXD和POM進行了表征，結論為三者均為向列型熱致性液晶聚合物。LCMC，LCPU和PHBT顯示液晶性的溫度區(qū)間分別為：228-290℃，210-255℃和210-255℃。 2、通過DSC測試方法，采用Kissinger和Crane二種動力學模型，對不同含量LCMC，10％LCPU和10％PHBT/UP固化體系進行了非等溫(non-isothermal)固化動力學研究。結果表明：液晶聚合物的加入可以使固化反應活化能降低，降低值

4、達47.2kJ/mol。固化反應級數為1±0.2，表明固化反應過程是一個相當復雜的過程。 3、通過對改性材料的宏觀力學性能測試表明：液晶聚合物的加入可以明顯提高材料的韌性。當LCMC含量為5％時，沖擊強度提高了3.04kJ/m<'2>，提高幅度達120％。這是由于LCMC端基上的活性基團雙鍵已經鍵入UP的固化交聯網絡中，在一定程度上起到了網絡結點的作用，在材料受到沖擊能量的時候，可以起到應力分散和承受應力的作用，增加了材料的斷裂

5、能，從而使材料的韌性提高，沖擊強度提高。復合材料的彎曲強度和模量也有不同程度的提高，特別是高溫下的彎曲強度和模量，提高幅度較大，LCMC含量為5％時復合材料在150℃下的彎曲強度和彎曲模量分別提高了55.3％和47.9％。掃描電鏡(SEM)分析沖擊斷面表明液晶聚合物的加入可以提高材料的斷裂能。材料的蠕變和應力松弛結果表明反應型熱致性液晶聚合物的引入，增加了體系的交聯點密度，導致交聯點間蜷曲鏈段變形困難從而提高了復合材料的抗形變能力。材料

6、的耐磨性能及磨損面的SEM分析表明，LCMC含量在5-7-5％范圍內可以顯著降低復合材料的摩擦系數和磨損量。LCMC含量為7.5％時，復合材料的磨損量下降了50.9％，摩擦系數下降了11.8％。其磨損機理主要表現為粘著磨損和疲勞磨損。這主要是因為LCMC液晶聚合物的加入，增加了不飽和聚酯的交聯密度，使玻纖與基體間的界面強度得到提高，可以降低復合材料的粘著磨損。TLCP的加入使復合材料的洛氏硬度也有所提高。 4、動態(tài)力學分析表明：

7、 LCMC的加入可以使復合材料的儲能模量有明顯地提高，也能有效地降低復合材料的內耗，提高復合材料的玻璃化轉變溫度(T<,g>)，與未加LCMC的復合材料相比，加LCMC復合材料的T<,g>提高了40～50℃，次級轉變溫度T<,β>降低了5℃左右。 5、復合材料的DSC、TG、熱膨脹性能分析結果表明：復合材料的玻璃化溫度隨LCMC含量的增加而增加，復合材料的表觀分解溫度沒有明顯變化，復合材料的線膨脹系數(α)明顯降低，降低幅度達到

8、1.9％。表明液晶聚合物的加入不僅提高了復合材料的力學性能也提高了材料的熱性能。 6、通過對混雜復合材料的流變性能分析表明，液晶聚合物的加入，特別是無反應性液晶聚合物的加入量為5％左右時可以顯著提高材料的流動性，從而提高了材料的可加工性。其中復合材料的粘度降低了33.2％，復合材料的熔融指數提高了49.7％。這是因為液晶聚合物的流動性較好的特性改善了復合材料的流動性，使得材料的流動性變好；同時交聯固化反應也影響著復合材料的流動性