本课题通过对聚氨酯进行分子链设计,合成了分子链结构与特种工程塑料分子链相似的主链型热致性液晶聚氨酯(LCPU),随后结合传统热致性主链型液晶聚合物与热塑性塑料的复合特点,将LCPU与特种工程塑料聚醚醚酮(PEEK)进行了原位复合。(1)通过合成相同介晶基元(芳醚酮结构)的不同聚氨酯材料,探究异氰酸酯的种类对材料液晶性的影响,结果表明通过不同多异氰酸酯合成的聚氨酯材料均有良好介晶性能,材料的玻璃化转变温度和初始熔融温度有较大影响,但对材料的各向同性温度影响甚微,各向同性温度主要取决于刚性介晶基元。(2)通过合成不同介晶基元(联苯型芳醚酮结构、芳醚砜酮结构、双酚A型芳醚酮结构)的聚氨酯材料发现刚性介晶基元对材料液晶性的影响规律,结果表明:含联苯型芳醚酮结构和含芳醚砜酮结构的聚氨酯均具有介晶性,然而双酚A型芳醚酮聚氨酯材料表现出较弱的介晶性。(3)选取含芳醚酮结构且液晶性良好的液晶聚氨酯与聚醚醚酮进行原位分子复合,并对其进行了相应表征,结果表明:LCPU在PEEK基体中原位成纤且液晶微纤长径比较长,分散均匀;LCPU的引入使PEEK的力学强度有所提升,其中当LCPU添加量为6wt%时,拉伸强度达到107.8 MPa,相比于纯PEEK的82.3 MPa,提高了31.0%,弯曲强度达到140.1 MPa,相比于纯PEEK弯曲强度的119.2 MPa,提高了17.5%。流变学测试表明,LCPU的加入使PEEK的粘度下降,显著改善了PEEK的加工性能。LCPU/聚醚醚酮分子复合材料克服了传统纤维材料与特种工程塑料复合后加工困难的问题,加工粘度的降低可以有效解决3D打印导致的孔隙率升高问题,并且显著提高了3D打印过程中加工过程中的层间粘合性,二者之间拥有良好的界面相容性,连续性的增强效果使材料力学性能显著提高,并且可以提升3D打印的机动性。