热致性液晶聚合物不饱和聚酯玻璃纤维原位混杂复合材料的制备与研究

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1、桂林工学院硕士学位论文摘要不饱和聚酯(uP)树脂作为一种热固性材料，有着相当广泛的应用。随着新型电器不断朝着小型化、大容量、高可靠性和安全性方向发展，对材料的综合性能要求越来越高，只能寻求新的改性途径制造高性能的新型不饱和聚酯树脂基复合材料，才能适应高技术领域的应用要求。因此，大量的学者开始研究用各种方法对其进行增韧增强改性，取得了较好的成绩的同时也存有一些不足之处。随着。原位qn-situ)复合材料”及“原位混杂(in-situhybrid)复合材料”概念的提出，热致性液晶聚合物被认为是改性基体材料最有希望的方法之一。本文利用自行合成的端基具有双

2、键及-NCO基团的反应型热致性液晶聚合物对不饱和聚酯／玻璃纤维混杂体系进行了改性研究，通过实验及结果表征得到以下结论：l、采用溶液聚合方法合成了端基具有双键的热致性液晶聚合物(LCMC)，端基具有-NCO基团的热致性液晶聚合物(LCPU)，和无反应性基团的热致性液晶聚合物(PHBT)．产物分别用特性粘度测定、FTIR、DSC、TO、WAXD和POM进行了表征，结论为三者均为向列型热致性液晶聚合物。LCMC，LCPU和PHBT显示液晶性的温度区间分别为：228．290℃，210-255℃和210-255℃。2、通过DSC测试方法．采用Kissinge

3、r和Crane二种动力学模型，对不同含量LCMC，10％LCPU和10ePHBT／UP固化体系进行了非等温(non—isothermal)固化动力学研究。结果表明：液晶聚合物的加入可以使固化反应活化能降低，降低值达47．2kJ／m01．固化反应级数为l士o．2。表明固化反应过程是一个相当复杂的过程。3、通过对改性材料的宏观力学性能测试表明：液晶聚合物的加入可以明显提高材料的韧性。当LCMc含量为5％时，冲击强度提高了3．04kJ／m2，提高幅度达120％。这是由于LCMC端基上的活性基团双键已经键入UP的固化交联网络中，在一定程度上起到了网络结点的

4、作用，在材料受到冲击能量的时候。可以起到应力分散和承受应力的作用，增加了材料的断裂能，从而使材料的韧性提高。冲击强度提高。复合材料的弯曲强度和模量也有不同程度的提高，特别是高温下的弯曲强度和模量，提高幅度较大，LCMC含量为5％时复合材料在150℃下的弯曲强度和弯曲模量分别提高了55．3％和47．9％。扫描电镜(sEM)分析冲击断面表明液晶聚合物的加入可以提高材料的断裂能。材料的蠕变和应力松弛结果表明反应型热致性液晶聚合物的引入，增加了体系的交联点密度，导致交联点间蜷曲链段变形困难从而提高了复合材料的抗形变能力。材料的耐磨性能及磨损面的SEM分析表

5、明，LCMC含量在5—7．5％范围内可以显著降低复合材料的摩擦系数和磨损量。LCMC含量为7．5％时，复合材料的磨损量下降了50．9％，摩擦系数下降了11．8％。其磨损机理主要表现为粘着磨损和疲劳磨损。这主要是因为LCMC液晶聚合物的加入，增加了不饱和聚酯的交联密度，使玻纤与基体间的界面强度得到提高，可以降低复合材料的粘着磨损。TLCP的加入使复合材料的洛氏硬度也有所提高。4、动态力学分析表明：LCMC的加入可以使复合材料的储能模量有明显地提高，也能有效地降低复合材料的内耗，提高复合材料的玻璃化转变温度(TO，与未加LCMC的复合材料相比，加LCM

6、C复合材料的Tg提高了40～50℃，次级转变温度TB降低了5℃左右．5、复合材料的DSC、TG、热膨胀性能分析结果表明：复合材料的玻璃化温度随LCMC含量的增加而增加，复合材料的表观分解温度没有明显变化，复合材料的线膨胀系数(Ⅱ)明显降低，降低幅度达到1．9％。表明液晶聚合物的加入不仅提高了复合材料的力学性能也提高了材料的热性能．桂林工学院硕士学位论文6、通过对混杂复合材料的流变性能分析表明，液晶聚合物的加入，特别是无反应性液晶聚合物的加入量为5％左右时可以显著提高材料的流动性，从而提高了材料的可加工性。其中复合材料的粘度降低了33．2％，复合材料

7、的熔融指数提高了49．7％．这是因为液晶聚合物的流动性较好的特性改善了复合材科的流动性，使得材料的流动性变好：同时交联固化反应也影响着复合材料的流动性。液晶聚合物含量过多时．交联固化反应占主导作使材料粘度急剧增加。复合材料黏度与剪切速率的关系表明复合材料在高温熔融状态下基本为非牛顿流体．7、对混杂复合材料的电性能及吸水性能考察表明：液晶聚合物的加入对复合材料的电性能基本没有影响，但可以降低复合材料的吸水率；另外．LCPU／UP／GF复合材料的吸水率增加是因为亲水性强的-NIX一基团的生成。关键词：热致性液晶聚合物；不饱和聚酯；共混物；原位混杂复合材

8、料；增韧Ⅱ桂林工学院硕士学位论文PreparationandStudiesofThermotropicLiquidCrys