甲壳型液晶高分子成纤及其纤维结构性能初探-论文.pdf

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1、研究与开发C合HIN成A纤SYN维THE工TIC业F，I2B0E1R4，3IN7D(2US)T：R1Y0甲壳型液晶高分子成纤及其纤维结构性能初探陈文萍，李德利，成艳华，朱美芳(东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室，上海201620)摘要：研究了不同相对分子质量的甲壳型液晶高分子聚乙烯基对苯二甲酸二(对丁氧基苯)酯(PBPCS)的成纤和纤维结构性能。结果表明：PBPCS在液晶态和各向同性态熔融挤出，所制备的初生纤维力学性能基本相同，纤维强度不高，且比较脆；数均相对分子质量为6．38×10的聚合物制备的初生纤维最大拉伸强度为18．8MPa，断

2、裂伸长率为2．4％；在130℃，0．3N的拉伸张力下，对该初生纤维进行5倍拉伸后，纤维的拉伸强度达32．3MPa，断裂伸长率达37．1％；初生纤维取向指数约60％，经过5倍拉伸后纤维的取向指数达78．3％，比初生纤维提高了25．9％。关键词：甲壳型液晶聚合物纤维热致型液晶取向指数中图分类号：TQ342．7文献标识码：A文章编号：1001—0041(2014)02—0010．04甲壳型液晶高分子是20世纪80年代末合成丝制备了PBPCS纤维，初步探索了聚合物相对分的一类新型液晶高分子¨。这类液晶高分子和子质量(M)、纺丝温度以及后拉伸条件对PB-主链型液晶

3、高分子相似，具有较明显的刚性链，容PCS纤维结构及性能的影响。易在外场作用下实现大分子的取向，并有较高的玻璃化转变温度()和使用温度。目前已设计1实验并成功合成出几十种结构的甲壳型液晶高分子，1．1PBPCS初生纤维的制备对甲壳型液晶高分子相行为及液晶相形成机制的PBPCS采用自由基聚合合成。将PBPCS于研究也在不断深入，为甲壳型液晶高分子潜在应100cc真空干燥8h以上，称取4．2g干燥后的用的开发奠定了基础。但迄今为止，对甲壳PBPCS试样和0．01g抗氧剂1010，混合均匀，加型液晶高分子的各种加工性能及其作为新材料的入DACA微型螺杆挤出机，在

4、不同的挤出温度和应用基础研究还远远不够。研究表明，聚乙烯基螺杆转速条件下熔融挤出。喷丝孔直径0．5mm，对苯二甲酸二(对丁氧基苯)酯(PBPCS)为典型初生纤维上预加张力0．1N，室温下自然冷却。的甲壳型液晶高分子，具有特殊的螺旋状分子结挤出温度分别在180℃(各向同性相)、215oC(部构，该聚合物制备的纤维具有很好的形状记忆效分液晶相)和250℃(液晶相)，PBPCS聚合物及应J。作者合成了PBPCS，用熔融挤出模拟纺纤维试样见表1。表1PBPCS聚合物的性能及其初生纤维试样Tab．1PropertiesofPBPCSandoriginalPBPCS

5、fibersamples注：为液晶相变温度。收稿日期：2013—0％26；修改稿收到日期：201402-20。作者简介：陈文萍(1965一)，女，博士，副研究员，研究方向1．2纤维后处理工艺为高分子材料结构与性能。E—mail：ehwp@dhu．edu．cn。利用TAQ800动态热机械分析(DMA)仪的基金项目：国家自然科学基金(50973016)；国家杰出青年控制应力试验模式(controlforce)对初生纤维进基金(50925312)。第2期陈文萍等．甲壳型液晶高分子成纤及其纤维结构性能初探行后拉伸处理，初生纤维在其以上10～30qC，纤维加工温度

6、选择在215oC，P1和P3试样的合施加不同的拉伸张力，拉伸倍数为3，5，7。适加工温度分别为210cc和230℃。1．3分析测试表2挤出温度对PBPCS初生纤维性能的影响Tab．2Efectofextrusiontemperature：采用复旦大学高分子系实验室AgilentonpropertiesoforiginalPBPCSfiber1100凝胶渗透色谱(GPC)测定，淋洗剂四氢呋喃，流速1mL／min，温度35℃，标样为聚苯乙烯。：由北京大学化学与分子工程系实验室的TADSCQ200o差示扫描量热(DSC)仪测定，根据第二次升温的DSC曲线确定。

7、升温速率10℃／min，氮气流速50．0mL／min。r，：由纤维改性国家重点实验室OlympusBX-51热台偏光显微镜(POM)测定，附带Lenz热台控温系统。力学性能：采用TAQ800动态热机械分析仪，利用controlforce模式测试，得到纤维的断裂图1不同挤出温度下制备的PBPCS初生纤维的2DWAXD图谱强度和断裂伸长率。Fig．12DWAXDspectraoforiginalPBPCS纤维取向：采用北京大学化学与分子丁程系fiberatdifferentextrusiontemperature实验室BrukerD8Discover衍射仪的

8、二维广角x从表3可看出，螺杆转速亦即剪切速率对初射线衍射(2DWAXD)分析了纤