液晶聚合物分子复合材料研究进展
液晶高分子材料的现状及研究进展
进展液晶高分子材料研究进展肖桂真，纺织学院，1030011063摘要：高分子液晶是近年来迅速兴起的一类新型高分子材料，它具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀率、低收缩率、耐化学腐蚀的特点。
本文综述了液晶高分子材料的发展历史，结构及性能，详细介绍了液晶高分子材料的种类以及在各个领域的应用，和液晶高分子材料的潜在发展前景。
关键词：功能高分子材料；液晶高分子材料；研究；应用0前言功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。
功能高分子材料之所以具有特定的功能，在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。
一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往十分复杂，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等，后者对生物活性功能的显示更为重要。
高分子液晶材料是近年来研究较多的一种功能高分子材料，它是介于液体和晶体之间的一种中介态，具有独特的结构与性能。
1高分子液晶的发展液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。
液晶的发现可以追溯到1888年，奥地利植物学家 F.Reinitzer发现，把胆甾醇苯酸脂(Ch01．esteryl Benzoate，C6 H5C02C27 H45．简称CB)晶体加热到145．5℃会熔融成为混浊的液体，145．5℃就是该物质的熔点，继续加热到178．5 ℃，混浊的液体会突然变成清亮的液体，而且这种由混浊到清亮的过程是可逆的。
热致聚芳酯液晶高分子的研究及应用
热致聚芳酯液晶高分子的研究及应用摘要：本文主要综述目前对热致性聚芳酯液晶高分子的研究及其应用，简单介绍液晶高分子的结构特点及其分类、发展及前景等。
关键词：热致聚芳酯液晶高分子、液晶态、向错结构、发展趋势。
热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。
低温下它是晶体结构,高温时则变为液体,这里的温度用熔点(Tm)和清亮点(T c)来标示。
液晶单分子都有各自的熔点和清亮点,在中间温度则以液晶形态存在。
目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶。
在热致液晶中,又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相(Smectic)、向列相(Nematic)和胆甾相(Cholesteric)。
在近20多年中,全芳族热致液晶共聚酯(Thermot ropic Liquid Crystalline Polymer,TLCP)一直受到科学界、工业界的关注,因为TLCP是一种高性能高分子材料,具有极佳的综合性能,且应用广泛TLCP传统的合成工艺为熔融缩聚，但在反应后期,反应温度高、熔体粘度大,易使聚合物产物裂解、颜色变深、出料困难.相对分子质量因裂解而降低,从而破坏了TLCP的性能.固态聚合是一个合成高相对分子质量聚合物的好方法.固态聚合是将相对分子质量较低的预聚物在低于熔点的反应温度下加热,通过端基间的反应使链增长,副产物可用氮气流或用降低反应体系压力的方法移去.固态聚合已成功地用于聚酯类和聚酰胺类高分子的工业生产.关于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的固态聚合机理、聚合反应动力学以及固态聚合的影响因素也已进行了许多研究和讨论3～6,但是固态聚合方法在液晶共聚酯中的应用仅在很少的专利中简单提及7～9,关于液晶共聚酯固态聚合的工艺条件及其机理的研究尚未见报道.由于芳族酰胺和芳族杂环液晶高分子都是溶致性的，即不能采取熔融挤出的加工方法，因此在高性能工程塑料领城的应用受到限制。
以芳族聚酯液晶高分子为代表的热致性液晶离分子正好弥补了溶致性液晶高分子的不足。
高分子液晶及复合材料新概念
这种分子复合材料的概念已被用以通过加入少量的刚 性分子来显著提高普通柔性的热塑性和热固性聚合物， 甚至橡胶一类弹性体的力学性能。
二、分子复合材料
(一)新概念提出的背景
1979：Husman etal. 美国空军材料研究室首先提出了“分子复
合材料”的构想。 所谓分子复合材料是指将刚性棒状分子分
散到柔性链分子基体中，使它们尽可能达到分 子分散的水平。
提出“分子复合材料”的构想基本基于以下考虑：
1.孤立伸直链分子的强度要比同种聚合体纺制的纤维 强度高一个甚至几个数量级。原因是我们很难制得完 全取向和无疵点的纤维。
I + H2N
+
ClCO
NH2 COCl
N6 PPTA N6
2)无规共聚
O
(N
O
NC
H
H
O
C )x ( N H
O NC H
O PPOT
C )y (x:y=50:50)
[O
O NC H
OH
] C N
[ C OH
Cure
O
O
O NC H
O
] C N
C
n
O
MC制备：
PPOT NMP+ CaCl2 溶解
两相体系中分散相形态是如何形变的? 分散相液滴的形变和破裂是分散相粘度和介质粘
度 比 （ λ ＝ μα/μm ） 及 Weber 准 数 或 表 面 张 力 数 （capillary number）的函数。Weber准数是作用在液 滴上的粘性应力和两相间的界面应力之比，即
分子复合材料的研究进展
分子复合材料的研究进展蒙钊;孟宪谦;肖国花;彭懋【摘要】分子复合材料是指一类以刚性棒状大分子作为增强相,柔性大分子作为基体的聚合物复合材料.当刚性棒状大分子以分子水平均匀地分散在柔性聚合物基体中时,能起到良好的增强作用,不仅能使分子复合材料具有良好的物理机械性能,而且易加工,能够解决传统纤维增强复合材料纤维分散困难、加工工艺复杂等问题.本文总结了分子复合材料的原理、发展和研究现状,指出了目前分子复合材料研究中存在的问题以及今后的发展方向.%Molecular composites are polymeric composites with rigid-rod macromolecules as the reinforcing agent and flexible polymers as the matrix.It has been demonstrated that when phase separation is prevented and the rigid-rod macromolecules are uniformly dispersed in the flexible polymers,the mechanical properties and some other physical properties are remarkably increased.Different from traditional fiber-reinforced composites with inorganic micrometer-sized fibers as the reinforcing agent,the molecular composites have relatively low viscosity,can be more easily processed and show both low density and high mechanical properties.The major problem for the preparation of molecular composites is to disperse the rigid-rod macromolecules in the form of single molecules in the flexible matrics,however,due to the unfavorable enthalpy of mixing,phase separation usually happens.This article reviews the methods preventing the occurence of phase separation in the preparation of molecular composites that have been developed in the last three decades.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2017(035)005【总页数】7页(P841-847)【关键词】分子复合材料;刚性棒状大分子;增强【作者】蒙钊;孟宪谦;肖国花;彭懋【作者单位】江苏裕兴薄膜科技股份有限公司,江苏常州 213023;浙江大学工业技术研究院,浙江杭州 310058;浙江大学高分子系,浙江杭州310027;浙江大学高分子系,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TB332分子复合材料(Molecular Composite)的概念是由Helminiak[1]和Takayanagi[2]于二十世纪七十年代提出的。
高分子液晶
高分子液晶高分子液晶是一种新型高分子材料,具有强度高、模量大的特点。
液晶是某些小分子有机化合物或某些高分子在熔融态或在液体状态下,形成的有序流体,既具有晶体的各向异性,又具有液体的流动性,是一种过渡状态,这种中间态称为液晶态，处于这种状态下的物质称为液晶，高分子液晶材料即为一类新型的特种高分子材料,已经以纤维、复合材料和注模制件等应用于航空、航海和汽车工业等部门。
液晶就是液态和晶态之间的一种中间态,它既有液体的易流动特性,又具有晶体的某些特征。
各向同性的液体是透明的,而液晶却往往是浑浊的,这也是液晶区别于各向同性的液体的一个主要特征。
液晶之所以混浊是因为液晶分子取向的涨落而引起的光散射所致,液晶的光散射比各向同性液体要强达100万倍[3]。
总之,液晶科学获得了许多重要的发展,研究领域遍及物理、化学、电子学、生物学各个学科,发展成了液晶化学、分子物理学、生物液晶及液晶分子光谱等重要学科[5]。
高分子液晶具有独特的性能:(1)在电场和磁场中,高分子液晶排列取向所需的电场强度或磁场强度要比低分子液却大的多,热致性液品的热转变温度高,而粘度大。
(2)奇偶性,所胃奇偶性是指在介晶态的TM,TN,△S,△H随柔性间隔的不同存在着奇低偶高的现象。
不仅主链上有奇偶性效应,而侧链也有奇偶性效应。
(3)高分子液晶的流变行为高分子液晶的流变行为对聚合物材料的应用影响很大。
如粘度是温度的函数,而且在某一温度下,粘度变小。
粘度对剪层影响较大在低剪切速度下,偏离牛顿流体液品的有序性降低一粘度随分子准的增加,粘度下降。
(4)液品相的转变:在一定浓度,液晶转变温度随聚合度的增长而升高。
在各向同性挤剂中,聚合物浓度下降,则相转变温度也下降。
在一定温度下,聚合度越大,则介晶相出现的临界浓度越低。
(5)液品的电光效应.所谓电光效应是指液晶在电场的作用下产生光学的变化,具体如下:相畴的形成,电场可引起向列相,液晶产生威廉姆士相畴;动态散射,液晶中的离子,交变电场作用下对液晶分子施以作用下,随电压增大而增大,当超过弹性界限时就产生湍流;宾一主相互作用液晶中存在其它各向异性分子时施加电场,两者进行相互影响的运动排列[6]。
液晶高分子分子设计及合成方法研究和应用1
液晶高分子分子设计及应用1、简介液晶高分子(LCP)是指在熔融状态或溶液中具有液晶特性的高分子。
一方面，在一定程度上分子呈类似于晶体的有序排列；另一方面，又具有各项同性液体的流动性。
能够形成液晶相的高分子通常由刚性部分和柔性部分组成，刚性部分多由芳香和脂肪环状结构构成。
柔性部分则多由可以自由旋转的d键连接起来的饱和链构成。
液晶高分子的制备是将含有刚性结构和柔性结构的单体通过聚合反应连接起来。
2几种LCP的分子设计2.1主链型LCP的分子设计主链LCP是指介晶基团分布在高分子主链中的一种液晶类型。
通常，主链LCP的化学结构如下所示：C C D式中，A为介晶基元，在多数热致液晶聚合物中，其为细长棒状或板状、分子直线性得以维持的联苯衍生物或环己基系等；B为取代基，这些基团能降低转换温度；C为介晶基与柔性间隔基之间的连接基团；D为柔性间隔基，由烷撑基、硅氧烷基等组成。
2.1.1热致主链型LCP(1)分子设计对于TLCP来说，合成时最重要的问题就是生成液晶的温度必须低于其热分解温度。
而一般芳香族均聚物的熔点都高于其分解温度，所以热致主链型LCP的分子设计就是通过改性技术降低熔点，使其在热分解温度以下能呈现稳定的液晶态。
主要有以下几种方法：①在刚性主链中引入柔性结构作为柔性间隔的结构单元除了聚烯烃链段外，常用的还有聚醚链段和聚硅氧烷链段等。
然而这种方法可能会带来三个协同效应：A．降低液晶聚合物的相转变温度；B．导致相转变温度的奇一偶效应；C．产生微观分子堆砌结构的变化，即液晶态类型的转变，如由向列型转变为近晶型。
上述几种协同效应是含柔性间隔的热致主链型 LCP中存在的普遍现象，只是随着聚合物的不同，有时不很明显，有时较为明显而已。
②共聚合共聚合是改变聚合物分子主链化学结构的一种方法。
对于柔性高分子，共聚合常破坏分子链的规整性，从而降低其结晶能力和熔点；对于刚性高分子，共聚合同样可以破坏分子链的规整性，并能降低链的刚性，从而降低熔点。
液晶聚酯的研究概况
液晶聚酯的研究概况胡兆麟;左志俊【摘要】概述了聚酯类液晶高分子材料的发展,对其分子设计、合成方法、应用及发展前景进行了比较详细的分析。
%This article discuses the development on Liquid Crystal Polyester,and has analyzed the molecule design、synthesis methods、application and developing trend.【期刊名称】《合成技术及应用》【年(卷),期】2011(026)002【总页数】6页(P33-38)【关键词】液晶;聚酯;热致性;分子设计;合成;应用【作者】胡兆麟;左志俊【作者单位】中国石化仪征化纤股份有限公司技术中心,江苏仪征211900;中国石化仪征化纤股份有限公司技术中心,江苏仪征211900【正文语种】中文【中图分类】TQ323.4液晶高分子（LCP，liquid crystal polymer），是一种由刚性分子链构成的，在一定条件下可以形成兼有液体和晶体性质的高分子物质。
根据液晶形成条件的不同，可分为溶致型LCP和热致型LCP。
溶致性液晶可用溶剂法纺丝生产纤维或薄膜，这一类以芳香族聚酰胺为代表；热致性液晶则可注塑、挤出成型，主要以芳香族聚酯及其共聚酯为代表。
溶致型液晶由于自身熔点很高，不能通过加热的方式进行加工，需要使用特殊溶剂制成液晶溶液再加工成型，这导致其工业化生产存在很大的局限性；热致型液晶正好弥补了溶致型液晶高分子加工成型方面的不足，具有较宽的应用。
所以，虽然溶致型液晶发现和研究得较早，具有一定的历史地位，但大多数研究工作基本是围绕热致型液晶展开的。
目前，已工业化生产的热致性液晶绝大多数是芳香族聚酯液晶。
液晶聚酯是一种热致性主链液晶聚合物（TLCP，thermotropic main-chain liquid crystal polyester），具有熔体粘度低、易于成型、强度高、耐热、耐化学试剂、屏蔽性佳等特点。
液晶高分子
高分子液晶材料的研究现状及开发前景一摘要液晶高分子是指在熔融状态或溶液中具有液晶特性的高分子，即该类高分子在熔融状态或溶液中，一方面，在一定程度上分子呈类似于晶体的有序排列；另一方面，又具有各项同性液体的流动性。
能够形成液晶相的高分子通常由刚性部分和柔性部分组成，刚性部分多由芳香和脂肪环状结构构成，在生物高分子中，含有手性基团的螺旋结构也具有刚性体的功能，柔性部分则多由可以自由旋转的d键连接起来的饱和链构成。
液晶高分子的制备是将含有刚性结构和柔性结构的单体通过聚合反应连接起来。
由于液晶相的形成，使得高分子的性能发生变化，某些性能显著提高，并出现类似于小分子液晶的特殊性能，从而使其具有更为诱人的应用前景，成为一个研究热点。
高分子液晶是近十几年迅速兴起的一类新型高分子材料[ 1～5] , 它具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率、低密度、良好的介电性、阻燃性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能, 作为液晶自增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层, 被广泛应用于电子电器、航天航空、国防军工、光通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工等国民经济各工业部门。
正是由于其优异的性能和广阔的应用前景, 使得高分子液晶成为当前高分子科学中颇有吸引力的一个研究领域。
二国外对液晶高分子材料的研究1． A series of main-chain liquid-crystalline polymers (LCPs) with pendant sulfonic acid groups have been synthesized by use of biphenyl-4,4-diol, 6,7-dihydroxynaphthalene-2-sulfonic acid, and bis(4-(chlorocarbonyl)phenyl) decanedioate in a one-step esterification reaction. Emeraldine base form of polyaniline (PAN) is doped by the synthesized sulfonic acid-containing LCPs to obtain PAN-LCP ionomers. A series of electrorheological (ER) fluids are prepared using the synthesized PAN-LCP ionomers and silicone oil. The chemical structure, liquid-crystalline behavior, dielectric property of LCPs, and PAN-LCP ionomers, and ER effect of the ER fluids are characterized by use of various experimental techniques. The synthesized sulfonic acid-containing LCPs and PAN-LCP ionomers display nematic mesophase. The PAN-LCP ionomers show a slight elevation of glass transition temperatures and decrease of enthalpy changes of nematic-isotropic phase transition compared with corresponding sulfonic acid-containing LCPs. The relative permittivity of the PAN-LCP ionomers is much higher than that of the corresponding sulfonic acid-containing LCPs. The ER effect of the PAN-LCP ionomer dispersions is better than PAN dispersions, suggesting a synergistic reaction should be occurred among liquid crystalline component, and PAN part under electric fields.已经合成了一系列的主链液晶聚合物（LCP ）与磺酸侧基通过使用二苯基-4,4 - 二醇，6,7 - 二羟基萘-2 - 磺酸，和双（4 - （氯羰基）苯基）decanedioate 在一个单步酯化反应。
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在 F lory的棒状高分子 无规链状高分子溶液相图理 论 [ 3] 基础之上, 其形态见图 1[ 4] 。
K ey w ord s L iquid crysta l po lym er, M olecu lar com posite, In-S itu com posite, In-Situ polym erization
1 引言 20世纪 70年代末, T akayanag i[ 1] 和 H elm iniak[ 2]
Abstract The developm ent h istory of liqu id crysta l po lym er and m o lecu lar com posites is retrospected. Tw o kinds of liquid crystal polym er m olecu lar com posites, both therm otrop ic and lyotrop ic, and their comm on processing m ethods are introduced. Re in forcing m echan ism and interfacial consistence of in- suti com posites and the factors a-f fect ing fiber form ation of liqu id crysta l po lym er are briefly expla ined. A t las,t key prob lem s that influence deep deve lopm ent of liquid crysta l po lym er m olecu lar com posites are a lso rev iew ed.
T akayanag i[ 9] 等人最 先用棒状刚 性的 PPTA 作 增强剂, 以 PA6 为基体复 合制成 PPTA /PA 分子复 合材料, 并研究了 PPTA 的增强效果。用 SEM 观察 了 PPTA /PA6 ( 5% / 95% 质量分 数 ) 试 样的断 口形 态, 看到 PPTA 纤维束均匀分布在 PA6基体中, 纤维 束直径为 15~ 30 nm, 且随 PPTA 分子量的增大而增 大。用 DSC 及大角度 X 射线衍射等手段进行表征, 结果表明 PPTA 纤维对基 体起到了 诱导结 晶的作 用。
原位复合材料的增容技术可分为如下几种: ( 1) 引入具有增容作用的功能化聚合物; ( 2) 引入离聚物作为增容剂改善界面粘结问题; ( 3) 在分散相液晶分子链上引入和 TP 基体相同或 相似的结构单元。
5 液晶聚合物分子复合材料的制备 可根据不同用途 制备成各种形 状, 如 纤维、薄
膜、块状等的分子复合材料, 常用的制备方法有以下 几种 [ 5] 。
原位聚合是可使刚性分子链均匀分散的一种分 子复合的新途径, 如图 4 所示。在挠曲性聚合物 ( 或单体 ) 中溶解刚直棒状聚合物分子单体, 然后就 地聚合, 生成的刚棒聚合物分子均匀地分散在高分 子基体中而形成原位分子复合材料, 这种方法称为 原位聚合法。将可形成刚性高分子链的单体溶解于 基材聚合物 (或单体 ) 中, 在一定条件下就地聚合而 对基体起到增强的作用, 从而达到两种高分子的分 子水平的接触。W iff[ 20] 等采用 此法使刚性链 高分 子聚甲亚胺 ( PAM )在基体的单体中聚合, 聚合物单 体 ( PA - 6) 同时原位聚合从而达到分子复合。
2
图 3 PPTA /PA 6的复合模式 F ig. 3 Com pos ition o f PPTA /PA 6
2. 2 热致型 [ 13] 热致型液晶聚合物 ( TLCP ) , 通常为完全芳香族
聚酯, 有较高的链刚度和柔性, 可以熔融。热致液晶 聚合物与基体混合熔融时会在基体内部形成纤维, 因此增强纤维可以在复合材料制备过程中形成, 而 且可以在基体内很好的分散, 起到自增强作用, 这种 材料也叫原位复合材料 [ 14 ] 。液晶 聚合物有三个显
关键词 液晶聚合物, 分子复合材料, 原位复合材料, 原位聚合
Advance in L iquid Crystal Polym erM o lecular Com posites Research
Yuan H a igen Zeng Jinfang Yang J ie
( X i an A erospace Composite M ater ia l Institu te, X i an 710025)
果影响很大。TLCP 分子链的刚性越大, 其取向成纤 性越好, 增强效果越好。对同一种 TLCP, 分子量越 大, 则成纤性越好, 增强效果越好。在其他条件相同 时, TLCP 含量越小 ( 5% 质量分数 ) , 形成的纤维 越细, 增强效果越好 。 [ 17] 4 液晶聚合物原位复合材料的界面相容性 [ 15]
图 1 纤维复合材料与分子复合材料的结构示 意 F ig. 1 Structure com passion of fiber com posite and mo lecu la r composite
收稿日期: 2005- 04- 18; 修回日期: 2005- 05- 26 作者简介: 袁海根, 1981年出生, 硕士, 主要研究液晶聚合物复合材料
分子复合材料具有无与伦比的优异性能, 具体表 现在: ( 1)增强剂与树脂基是分子水平的复合, 增大了 他们之间的界面, 减小了应力集中, 消除了增强剂与 树脂基界面的粘接问题; ( 2)消除了增强剂与树脂基
线膨胀系数不匹配的问题, 能充分发挥刚性高分子增 强剂分子内在的力学性能及高温稳定性等; ( 3) 不需 要预制成型, 能适应多种成型加工方法, 可重复熔融 和制样, 比传统复合材料更经济, 具有更高的附加值; ( 4) 能够充分发挥材料的协同效应。少量增强剂就可 以实现大量宏观纤维的增强效果 [ 5] 。
宇航材料工艺 2006年 增刊Ⅰ
涂覆在玻璃板上的 PPTA 薄层溶液用丙酮浸渍 后用超声波辐射, 从丙酮的悬浮液中得到直径为几 十纳米的微纤, 然后用聚氯乙烯 ( PVC ) 的四氢呋喃 溶液置换 丙酮, 采用 溶液浇 注的方 法制 得 PPTA / PVC薄膜。当薄膜的微纤形成缠结时, 断裂表面的 扫描电镜照片有许多大孔隙形成, 说明微纤呈均匀 分散状态。 5. 3 原位聚合法
宇航材料工艺 2006年 增刊Ⅰ
1
2 液晶聚合物分子复合材料种类 2. 1 溶致型 [ 6~ 7]
增强刚直聚合物主要是以 PPTA ( 聚对苯二甲 酰对苯二胺 ) 、PPBT ( 聚对苯二甲基苯并噻唑 ) 等溶 致型液晶聚合物 为中心, 采用共溶剂沉淀 法、悬浮 法、共聚合法和溶液共混法等湿法工艺来制造复合 材料。他们发现添加 百分之几的溶 致型液晶聚合 物, 就可以大大提高树脂基体的强度和模量 [ 8 ] 。高 柳 [ 8] 研究过 PPTA 与 PA ( 聚酰胺 ) 、A BS (丙烯腈 /丁 二烯 /苯乙烯 )、P I( 聚酰 亚 胺 ) 、PA I ( 聚 芳 酰胺 ) 、 PAA( 聚丙烯酸 )及离子聚合物等的复合材料。图 2 表明, ABS /PPTA 分子复合材料的拉伸强度有明显 提高, 这是因为 PPTA 与 PBD ( 聚丁二烯 ) 接枝共聚 改性后, 改善了与 ABS的相容性。他用 5% 的 PPTA 与 PA6溶液共混得到的分子复 合材料, PPTA 纤维 直径为 15~ 30 nm、长约 600 nm, 大大提高了 PA6的 强度、模量和耐热性。
液晶聚合物在熔融加工过程中, 刚性棒状分子 容易沿受力方向取向形成足够长径比的微纤, 这些 微纤的直径小、比 表面积大, 可均匀地包络 在基体 中, 形成增强骨架, 类似于玻璃钢中的玻璃纤维, 起 承受应力和分散应力的作用。宏观纤维与树脂基体 混合不均匀, 而且相容性差、易分层、存在界面缺陷, 而原位复合对基体的增强效果大大优于宏观纤维。 另一方面, 微纤可以是结晶聚合物的成核剂, 诱发基 体聚合物在微纤表面成核、生长、最后形成横穿晶, 有利于界面应力的分散、传递, 还可提高共混体系的 整体强度。
著特点: ( 1) 形成的微纤化表面和长径比比普通增 强纤维的高; ( 2) 可以降低共混物熔体的黏度, 改进 热塑性塑料的流动性和成型加工性; ( 3) 节约成型 加工能耗, 降低成本。
原位复合材料的研究近年来主要集中在对原位 复合材料综合性能的提高, 充分发挥增强热致液晶 聚合物组分的优越性等方面 [ 15 ] 。 3 液晶聚合物原位复合材料的增强机理 [ 16]
他提出 了 PPTA /PA6 的 复 合 模式, 如图 3 所 示 。 [ 10~ 12 ]
图 2 PPTA 分子复合材料的应力 应变曲线 ( 25 , PPTA 分子量 4 900)
F ig. 2 Stress- stra in curves of PPTA m o lecular com pos ite ① A BS /PPTA ( 2. 5% 质量分数 PPTA ) ; ② A BS /PPTA - b- PBD ( 2. 5% 质量分数 PPTA ) ; ③ A BS。
图 4 原位聚合的概念示意图 F ig. 4 Ske tch of in- situ polym er ization
不同的 TP基体, 界面的相容性差别很大, 大部 分是不相容或弱相容的, 这对提高原位复合材料的 力学性能是不利的。在许多复合体系中, 未经界面 处理的原位复合材料, 尽管在加工过程中, 共混物中 TLCP组分易在原位形成较好的微纤结构, 但增强效 果并不令人满意, 主要原因就是基体树脂与增强相 TLCP之间的相容性达不到要求。