含磺酸基液晶離聚物及其復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、作為液晶聚合物的一個重要分支，液晶離聚物兼有液晶高分子和離聚物的的雙重性能，具有獨特的光學(xué)、電磁學(xué)等物理性質(zhì)以及良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在光學(xué)、信息、軍事、印制、復(fù)合材料、膜材料等領(lǐng)域具有重要的理論意義和潛在的應(yīng)用價值。由于磺酸基團(tuán)的強離子作用，僅有少量磺酸離子的存在就能較大地體現(xiàn)聚合物的極性，同時又保持其液晶性能。與其他類型的液晶離聚物相比，含磺酸基的液晶離聚物的理論研究價值大，應(yīng)用前景廣闊。由于含磺酸基液晶聚合物的制備難度大，國

2、際上報道的極少且不系統(tǒng)，目前僅有懸鏈含磺酸基的主鏈液晶離聚物有報道，除本研究組外，未見其它關(guān)于端基含磺酸基的主鏈液晶離聚物及側(cè)鏈含磺酸基的液晶離聚物及其共混復(fù)合材料的研究報道。因此，研究含磺酸基的液晶離聚物及其高分子共混材料具有重要的理論意義和應(yīng)用價值，同時也為進(jìn)一步研究和開發(fā)特種高性能復(fù)合材料奠定了基礎(chǔ)。本論文主要是研究含磺酸基的主鏈和側(cè)鏈液晶聚合物及其共混材料的結(jié)構(gòu)與性能。 本論文是在查閱了大量的相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計與合成了

3、四種單體：4，4'-二羥基-α,α'-二甲基芐聯(lián)氮(DDBA)、4-烯丙氧基苯甲酸-4'-甲氧基苯酯(MLC1)、4-烯丙氧基苯甲酸-4'-(2-乙基己酸)對苯二酚雙酯(MLC2)和4-烯丙氧基苯偶氮苯磺酸(MS)；通過縮聚反應(yīng)和接枝聚合首次制備了端基含磺酸基的主鏈液晶離聚物L(fēng)CI1系列和LCI2系列及側(cè)鏈含磺酸基的液晶離聚物L(fēng)CI3系列和LCI4系列。然后通過優(yōu)化對比，選擇出性能優(yōu)越的液晶離聚物L(fēng)CI1-2和LCI3-2為增容劑與極性

4、不同的高分子PA1010/PP共混，制備出新型高分子復(fù)合材料，以上研究在國內(nèi)外均未見報道。采用FT-IR、1H-NMR、DSC、TGA、POM、SEM及X-射線等技術(shù)對所合成的單體、液晶離聚物及其共混材料的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明： 單體MLC1與MLC2均為互變近晶相液晶化合物，升降溫過程均呈現(xiàn)近晶相的扇形織構(gòu)；其中MLC1的Tm與Ti分別為79.0℃和88.6℃，MLC2的Tm與Ti分別為46.9℃和55.6℃。離子單

5、體MS為非液晶化合物，無熔點和清亮點。 對于液晶離聚物L(fēng)CI1～LCI4系列，主要研究了鏈結(jié)構(gòu)、液晶核的剛性、離子含量、分子量等因素對液晶性能的影響。LCI1系列和LCI2系列為結(jié)晶性主鏈液晶離聚物，在升降溫過程均呈現(xiàn)向列相的絲狀織構(gòu)；側(cè)鏈液晶離聚物L(fēng)CI3系列與LCI4系列呈現(xiàn)近晶相的焦錐織構(gòu)。此外，還發(fā)現(xiàn)磺酸離子的引入并不改變聚合物的液晶相類型，但顯著影響液晶聚合物的相轉(zhuǎn)變溫度，能拓寬聚合物的液晶相溫度范圍，對液晶相具有穩(wěn)定

6、作用。對于主鏈液晶離聚物來說，隨著磺酸離子含量的增加，對應(yīng)離聚物的Tg、Tm、Ti和△T均呈下降趨勢；而對于側(cè)鏈液晶離聚物來說，隨著離子含量的增加，對應(yīng)離聚物的Tg、Ti和△T均呈上升趨勢，當(dāng)離子含量達(dá)到一定值時液晶相消失。此外，所有合成的液晶離聚物均具有良好的熱穩(wěn)定性，熱分解溫度均在300℃以上。 對于高分子共混物PB1系列和PB2系列，重點討論了含磺酸基的主鏈液晶離聚物和側(cè)鏈液晶離聚物對PA1010/PP共混物界面增容性的影

7、響。研究發(fā)現(xiàn)不管是主鏈液晶離聚物L(fēng)CI1-2，還是側(cè)鏈液晶離聚物L(fēng)CI3-2都能明顯地改善PA1010/PP共混物的界面性質(zhì)，起到良好的界面增容和微纖增強的作用，且隨著液晶離聚物含量的增加，其增容作用增強，但當(dāng)離聚物L(fēng)CI1-2和LCI3-2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分別超過6％和8％時，其增容效果開始下降。此外，液晶離聚物的加入并不改變PA1010和PP的晶體結(jié)構(gòu)，但影響PA1010和PP的結(jié)晶能力，能提高共混物的熱穩(wěn)定性。隨著液晶離聚物的加入，共