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本文首先主要介绍了目前国内外液晶高聚物(LCP)和液晶聚氨酯(LCPU)的研究和发展状况,分别对LCP的表征、LPU的合成、分类及其影响因素作了详细的分析和讨论,同时阐述了UHMWPE的性能、应用、加工方法及研究方向等内容,并介绍了热致液晶高分子和热塑性树脂原位复合材料的相关理论。
本文采用三种方案制备了5种LCPU:A.以对苯二酚、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、对苯二甲酰氯和1,4-丁二醇/1,6-己二醇为原料,以1,4-二氧六环和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用两步法合成出聚氨酯弹性体PU1和PU2;B.以4,4’-联苯二酚、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)/TDI和1,4-丁二醇为原料,以DMAc为溶剂,采用预聚体法合成聚氨酯弹性体PU3和PU4;C.以对苯二酚、对苯二甲酰氯和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为原料,在DMAc溶剂中,采用两步法合成聚氨酯弹性体PU5。利用FT-IR、DSC和POM对产物进行表征。
采用实验室自制的LCPU在相容剂KH-550作用下与PA6进行复合,对复合材料进行MFR值的测定,选择性能最佳一组进行挤出、注塑,对所得样品进行力学性能测试,利用DSC、POM和SEM对复合材料的热性能和微观结构进行研究。采用实验室自制的LPU在相容剂KH-550作用下采用三种方案与UHMWPE进行复合,分别对各方案下各组分的复合材料进行MFR的测定,利用SEM对材料进行微观结构的研究。
结果显示:所有合成出的PU均为热致液晶聚氨酯,在其熔点和清亮点之间显示出液晶性。聚合物的Tm和Ti随主链中柔性链段长度的增加而有所降低;甲基等支链的引入有利于液晶相的形成;当LCPU的Tm和Ti接近时,只能在降温时观察到聚合物的液晶织构的形成过程,而在升温过程中则无法观察到其液晶相的转变。在PA6/LCPU复合材料中,LCPU的加入改善了PA6的流变性,有利于提高PA6的加工性能;LCPU含量为5%的共混物的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度较PA6分别提高了50%、20%和16%;SEM显示出LCPU在PA6基体材料中形成纤维且取向。在UHMWPE/LCPU复合材料中,MFR值随LCPU/KH-550比值的增加呈现先增大后减小的趋势,当LCPU/KH-550为5时,对UHMWPE的流变性改善效果最好。当LCPU/KH-550为定值时,复合材料的MFR值随LCPU含量的增加几乎呈线形增长。采用KH-550作为LCPU和UHMWPE的相容剂,能够较好的改善两者的相容性,并能够使LCPU较均匀的分散于UHMWPE中。