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不饱和聚酯(UP)塑料具有较好的刚性和机电性能.但在韧性和耐开裂性方面有时显现不足,特别是在较大温差冷热冲击和交变机械力的作用下,材料会出现裂纹。因此本论文提出了加入热致性液晶的方式米提高UP复合材料韧性的方法。采用自制的液晶聚氨酯(LCPU)增强UP复合材料,试样通过静态力学、动态力学(DMA)等手段研究了LCPU在体系中的含量、LCPU的相对分子质量以及加入方式对LCPU/GF/UP原位复合材料的力学性能、热性能、电性能和吸水性的影响。
通过以上研究,得到以下结论:
(1)自制一系列LCPU,采用广角X衍射(WAXD)、偏光显微镜(POM)和DSC分析,其在218~330℃温度区间内都具有液晶性,属于热致性液晶。通过FTIR发现其分子链上含有活性官能团-NCO,为具有反应活性的热致性液晶。
(2)通过对液晶加入方式的研究发现,只有采埘LCPU与UP先熔融共混、冷却,使液晶的形态保存在UP内。才能起到液晶增强增韧的效果,其在常温下冲击强度、弯曲强度和弯曲模量分别提高了22%、29%和23%,而直接共混的加入方式制得的材料力学性能反而降低,不论用哪种加入方式加入LCPU,其复合材料的热性能都提高了,而电性能和吸水性能变化不人。
(3)通过对液晶加入含量对复合材料的影响研究发现,LCPU的含量对材料的力学性能有显著影响,加入2.5~5%KCPU所制得的复合材料其力学性能最好,特别是在100℃下,加入5%其比未加液晶的冲击性能提高27%,加入2.5%的其弯曲强度和弯曲模最比未加液晶的分别提高了45%和140%。从蠕变和应力松弛曲线中看出,加入5%LCPU对复合材料的蠕变性能和应力松弛都有了改进:从动态力学性能看到加入LCPU对提高材料的Tg和E’<,r>有一定的作用。而随着含量的增加,其复合材料的软化点和表观分解温度是先增加后降低。
(4)LCPU的相对分子颦对材料的性能有一定影响,特别是LCPU相对分子量趋向无穷大时,在常温下材料的冲击强度、弯曲强度和弯曲模量分别比未加液晶的提高9%、25%和55.7%。随LCPU相对分子质量的提高,其复合材料的耐热性反而降低。加入适量的LCPU可以降低材料的膨胀率。
(5)LCPU的含量和相对分子质量对复合材料的电性能与吸水性能影响不大。
(6)研究发现,LCPU能增强UP复合材料的原因主要是:LCPU本身为刚性分子,可以起到液晶增强的作用;LCPU与UP分子发生化学交联,提高LCPU与基体材料材料的相容性,从而提高材料的性能;同时LCPU与UP发生反应,也改善UP与玻纤界面性能,阻碍了玻璃纤维的拔出:LCPU的加入,降低体系的粘度,改善其在模具中的流动性。