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本文首先介绍了液晶高分子(LCP)和液晶聚氨酯(LCPU)的国内外研究情况和目前的发展状况,并对LCP的结构和性能表征,LCPU的合成、分类、合成原理及其形成的影响因素和应用作了详细的分析和讨论。同时阐述了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的性能、应用、加工及改性方法等内容,并简单介绍了热塑性树脂/热致型液晶高分子原位复合材料的相关理论。
在实验中主要分两阶段用两种方法合成出了四种液晶聚氨酯:第一阶段,以4,4-联苯二酚、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI-100)和1,4-丁二醇为原料,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用预聚体法合成出了液晶聚氨酯LCPU1。第二阶段,首先分别用乙醇和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂,用4,4-联苯二酚和2-氯乙醇合成出中间体BHHBP1和BHHBP(1);然后用TDI-100、1,2-乙二醇/1,4-丁二醇/1,6-己二醇分别与BHHBP1和BHHBP(1)进行反应,以DMF为溶剂,得到了液晶聚氨酯LCPU2、LCPU(2)、LCPU3、LCPU(3)、LCPU4和LCPU(4)。利用高效液相色谱(HPLC)、紫外光谱(UV)、红外光谱(FT-IR)对BHHBP进行表征和分析,并用FT-IR、DSC、POM对合成出的液晶聚氨酯弹性体进行表征并分析。
用实验室自制的三种LCPU在相容剂KH-550的作用下,控制不同的LCPU的含量与UHMWPE进行复合,分别对不同配比下各组分的复合材料进行MFR的测定,并利用POM对材料的微观结构进行研究。
结果显示:使用不同的溶剂合成出的BHHBP的组分是不同的,BHHBP1合成出的LCPU均在其熔点(Tm)和清亮点(Ti)之间出现液晶性,而BHHBP(1)合成出的LCPU的液晶性不明显。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。在UHMWPE/LCPU的复合材料中,使用KH-550作为LCPU和UHMWPE的相容剂,能较好的改善两者的相容性,并且能够使LCPU较为均匀的分散在UHMWPE基体中。当LCPU/KH-550为5时,LCPU4对UHMWPE流变性的改善效果最好,在LCPU％的含量小于35%时随着LCPU含量的增加复合材料的MFR值几乎呈线性增长。