新型液晶聚氨酯的合成及應(yīng)用.pdf

1、液晶聚氨酯是一類新型的液晶聚合物。本論文設(shè)計(jì)合成了一系列新型的液晶聚氨酯，通過傅立葉紅外光譜(FT—IR)、差示掃描量熱法(DSC)、熱重分析(TGA)、偏光顯微鏡(POM)、廣角X—射線衍射儀(WXRD)、掃描電鏡(SEM)等手段表征了新型的液晶聚氨酯的結(jié)構(gòu)特征和液晶相行為；研究了液晶聚氨酯與酚醛樹脂共混物的相容性、結(jié)構(gòu)形貌、不同固化條件對液晶有序結(jié)構(gòu)在酚醛樹脂固化體系中分布的影響；同時(shí)研究了液晶聚氯酯/酚醛樹脂共混復(fù)合材料中液晶聚氨

2、酯含量對復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能及摩擦性能的影響。 1.采用溶液聚合的方法，以4，4'—二羥基聯(lián)苯、6-氯-1-己醇、2，4-甲苯二異氰酸酯(2，4-TD1)、三種不同鏈長的脂肪族二元醇為原料制備了一系列的聯(lián)苯型液晶聚氨酯(LCPU)。采用F—IR、DSC、POM、TGA、WAXD等手段對聚合物進(jìn)行表征。結(jié)果表明，這一系列的液晶聚氨酯的特性粘度為0.56-0.83 dL/g：液晶聚氨酯的熔點(diǎn)(Tm)隨著聚合物分子鏈中小分子二元

3、醇鏈長的增加而降低，而各向同性溫度(Ti)則變化不大；POM觀察表明，這一系列的聚合物均為熱致性向列型液晶，其液晶態(tài)溫度區(qū)間在97.3～208.6℃；失重5％的熱分解溫度均大約300℃；這類型的LCPU的廣角X—射線衍射圖在20≈25°有特別尖銳的衍射峰。 2.采用嵌有柔性鏈段的二酚基化合物與二異氰酸酯直接合成液晶聚氨酯，采用了FT—IR、DSC、POM、WAXD，掃描電鏡等手段進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)物為有機(jī)棒狀結(jié)構(gòu)，長度為62

4、～184um，直徑為20um，能夠在熔點(diǎn)溫度以下保持穩(wěn)定的長徑比，結(jié)晶程度高，熱分解溫度(T5％)為282℃，而且能夠顯示出近晶型液晶的特征。將合成的有機(jī)棒狀液晶聚氨酯與熱塑性酚醛樹脂共混，在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下，部分有機(jī)棒狀化合物能夠保持原有長徑比，另一部分能夠轉(zhuǎn)化為形成微觀近晶相針狀薯?xiàng)l結(jié)構(gòu)。本實(shí)驗(yàn)也直接證實(shí)了這種化學(xué)結(jié)構(gòu)()能夠作為液晶化合物的液晶基元。 3.將液晶聚氨酯與酚醛樹脂進(jìn)行共混，通過DSC、POM、TEM，WXDR

5、等手段研究共混系的體系相容性、形貌等。DSC研究結(jié)果表明液晶聚氨酯與酚醛樹脂相容性較好，在液晶聚氨酯高達(dá)50％時(shí)，DSC譜圖都只有一個(gè)Tg，而且Tg隨著液晶聚氨酯的增加而升高。POM研究液晶聚氨酯與酚醛樹脂的固化體系，發(fā)現(xiàn)不同液晶聚氨酯的含量、不同的固化溫度、不同的固化時(shí)間、不同的液晶聚氨酯加入方式對等對液晶有序結(jié)構(gòu)在酚醛樹脂基體分布都有較大影響。WAXD研究發(fā)現(xiàn)可能因?yàn)榉肿娱g的氫鍵作用液晶聚氨酯加入酚醛樹脂中間改變原有的晶格參數(shù)。通過

6、TEM實(shí)驗(yàn)觀察到液晶聚氨酯可以在酚醛樹脂中形成微纖并有序排列。 4.將聯(lián)苯型液晶聚氨酯(LCPU)與熱塑性酚醛樹脂(PF)通過原位復(fù)合的方法制備了一系列不同LCPU含量的LCPU/PF共混復(fù)合材料。研究了不同LCPU含量對LCPU/PF原位復(fù)合材料的力學(xué)性能，玻璃轉(zhuǎn)變溫度、摩擦性能及磨損機(jī)理的影響，結(jié)果表明LCPU的加入可以顯著的改善材料的力學(xué)性能，沖擊強(qiáng)度提高18.7％、彎曲強(qiáng)度提高37.1％；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高18℃；LCP