液晶聚芳酯纤维作为一类高强高模、耐高温、耐蠕变的特种纤维,在国外已经进行了30多年的研究,并在20世纪90年代工业化生产。近年来,随着细旦、可染液晶聚芳酯纤维的研制成功,此类纤维的研究工作又引起了越来越多的关注。液晶聚芳酯最早研究始于1972年,由于它在塑料工业用量非常的大,各研究机构与大公司把主要精力投入到塑料级液晶聚芳酯的研究上,而液晶聚芳酯纤维虽有研究,但真正实现工业化的却寥寥无几。上世纪90年代,日本可乐丽公司购买塞拉尼斯公司纤维制备专利,把液晶聚芳酯纤维工业化,现阶段产能已达到1000t/年。国内液晶聚芳酯于上世纪80年代开始研究,现阶段基本上处于研究阶段,少数公司实现了工业化中试,而液晶聚芳酯纤维的工业化产品却基本上没有。本课题通过研究纤维级液晶聚芳酯切片的固相增粘工艺,制备适合于纺丝的液晶聚芳酯原料,同时对不同分子量的液晶聚芳酯的热性能、流变性能进行研究,确立不同分子量液晶聚芳酯纺丝工艺与设备；针对低分子量与高分子量液晶聚芳酯的特点,设计不同的纺丝设备与工艺,制备较细液晶聚芳酯初生纤维,并对初生纤维力学性能、纤维结构以及液晶聚芳酯纤维的失效机制进行研究；热处理是提高液晶聚芳酯纤维性能的关键,本课题研究了液晶聚芳酯纤维的动态热处理方法与静态热处理方法,并对热处理纤维与初生纤维的力学性能、热性能与结晶性能进行了比较。这些研究为液晶聚芳酯纤维的工业化中试做了有意义的基础工作。(1)液晶聚芳酯具有优异热性能,起始分解温度约为520℃,熔点为286℃,在熔点以上分解温度以下都可以观察到液晶相。通过固相增粘可以调整液晶聚芳酯的分子量,在固相增粘前期,分子量增加速率较慢,当分子量达到一定程度之后,分子量的提高速率明显加快,另外,由于热分解与氧化的影响,液晶聚芳酯分子量也不能无限制的提高。(2)针对不同分子量的液晶聚芳酯,采用的工艺也不一样。高分子量液晶聚芳酯的粘度较大,要求纺丝温度较高,要制备较细液晶聚芳酯纤维,需要特殊的装置和技术,本研究设计了带有熔腔的喷丝板,同时在纺丝箱体下方添加缓冷套,确保了液晶聚芳酯纤维在喷丝板固化定型区域增长了约20cm。低分子量液晶聚芳酯粘度较小,纺丝温度较低,喷丝板孔径可以设计较细,长径比可以适当加大。(3)高分子量液晶聚芳酯初生纤维单丝直径为60μm,强度、模量、断裂伸长分别为8.43cN/dtex、370.43cN/dtex、2.70%;低分子量液晶聚芳酯的初生纤维单丝直径为40μ m,强度、模量、断裂伸长分别为5.47cN/dtex、290.14cN/dtex、1.87%。(4)动态热处理过程时间较短,低分子量液晶聚芳酯纤维在经过动态热处理后力学性能基本没有变化,而高分子量液晶聚芳酯在经过动态热处理后强度稍有提高。经过270℃动态热处理l0min,高分子量液晶聚芳酯纤维的强度、模量从8.43cN/dtex、370.43cN/dtex增加到9.38cN/dtex、384.57cN/dtex。低分子量液晶聚芳酯在静态热处理前期强度增长速率较低,当热处理时间超过12h后,强度增加速率明显加快,模量有所增大,断裂伸长率也变大；高分子量液晶聚芳酯纤维在热处理前10h强度急剧上升,而之后基本上保持不变,模量在热处理过程中基本上没有变化。低分子量液晶聚芳酯纤维经过热处理后强度、模量、断裂伸长从5.47cN/dtex、290.14cN/dtex、1.87%提高到16.56cN/dtex、359.45cN/dtex、2.74%;高分子液晶聚芳酯纤维的强度、模量、断裂伸长从8.43cN/dtex、370.43cN/dtex、2.70%增加到了17.80cN/dtex、387.83cN/dtex、3.01%。