新型液晶聚氨酯的合成及应用

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1、摘要液晶聚氨酯是一类新型的液晶聚合物。本论文设计合成了一系列新型的液晶聚氨酯，通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、偏光显微镜(POM)、广角X一射线衍射仪(WXRD)、扫描电镜(SEM)等手段表征了新型的液晶聚氨酯的结构特征和液晶相行为；研究了液晶聚氨酯与酚醛树脂共混物的相容性、结构形貌、不同固化条件对液晶有序结构在酚醛树脂固化体系中分布的影响；同时研究了液晶聚氯酯／酚醛树脂共混复合材料中液晶聚氨酯含量对复合材料的力学性能、热性能及摩擦性能的影响。1．采用溶液聚合的方法，以4。4-．二羟基联苯、6．氯．1

2、．己醇、2,4．甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)、三种不同链长的脂肪族二元醇为原料制备了一系列的联苯型液品聚氨酯(LCPU)。采用FT-IR、DSC、POM、TGA、WAXD等手段对聚合物进行表征。结果表明，这一系列的液晶聚氨酯的特性粘度为0．56-0．83dL／g：液晶聚氨酯的熔点(Tm)随着聚合物分子链中小分子二元醇链长的增加而降低，而各向同性温度(Tj)则变化不大；POM观察表明，这一系列的聚合物均为热致性向列型液晶，其液晶态温度区间在97．3～208．6"C；失重5％的热分解温度均大约300℃；这类型的LCPU的广角x．射线衍射图在20--

3、--'250有特别尖锐的衍射峰。2．采用嵌有柔性链段的二酚基化合物与二异氰酸酯直接合成液晶聚氨酯，采用了FT-Ig、DSC、POM、WAXD，扫描电镜等手段进行表征。实验发现该产物为有机棒状结构，长度为62"-184um。直径为20um，能够在熔点温度以下保持稳定的长径比，结晶程度高，热分解温度(T5％)为282℃，而且能够显示出近晶型液晶的特征。将合成的有机棒状液晶聚氨酯与热塑性酚醛树脂共混，在适当的温度条件下，部分有机棒状化合物能够保持原有长径比，另一部分能够转化为形成微观近晶相针状薯条结构。本实验也直接证实了这种化学结构n”丫，、，t^(1L

4、卜1r、，“—L户)能够作为液晶化合物的液晶基元。3．将液晶聚氨酯与酚醛树脂进行共混，通过DSC、POM、TEM，WXDR等手段研究共混系的体系相容性、形貌等。DSC研究结果表明液晶聚氨酯与酚醛树脂相容性较好，在液晶聚氨酯高达50％时，DSC谱图都只有一个Tt，而且T

5、随着液晶聚氨酯的增加而升高。POM研究液晶聚氨酯与酚醛树脂的固化体系，发现不同液晶聚氨酯的含量、不同的固化湿度、不同的固化时间、不同的液晶聚氨酯加入方式对等对液晶有序结构在酚醛树脂基体分布都有较大影响。WAXD研究发现可能因为分子间的氢键作用液晶聚氨酯加入酚醛树脂中间改变原有的晶格参

6、数。通过TEM实验观察到液晶聚氨酯可以在酚醛树胎中形成微纤并有序排列。4．将联苯型液晶聚氨酯(LCPU)与热塑性酚醛树脂(PF)通过原位复合的方法制备了一系列不同LCPU含量的LCPU／PF共混复合材料。研究了不同LCPU含量对LCPU／PF原位复合材料的力学性能，玻璃转变温度、摩擦性能及磨损机理的影响，．结果表明LCPU的加入可以显著的改善材料的力学性能，冲击强度提高18．7％、弯曲强度提高37．1％；玻璃化转变温度提高18"12：LCPU含量对摩擦系数的影响不大，但可以明显降低材料的磨损体积。关键词：液晶聚氨酯、酚醛树脂、液晶性行为、力学性能、

7、摩擦性能AbstractLiquidcrystallinepolyurethaneisanovelkindofliquidcrystallinepolymers(LCP)．Aseriesofllewliquidcrystallinepolymerswasdesignedandsynthesized．BymeansofFT-IRspectrometer,Differentialscanningcalorimetry(DSC)，Thermogravimetricanalysis(TGA)，polarizedopticalmicroscopy(POM)，

8、wideangleX-raydiffraction(WAXD)，Scanningelectronmicroscope(SEM)，theChemicalstructure，andtheliquidcrystallinephasebehaviourofliqui．dcrystallinepolyurethaneswereinvestigated．Themiscibility,structure，morphology,differentcuingsystemofnovolactypephenolicresinblendswithliquidcrystal

9、linepolyurethanewasstudied．Mechanicalpropertiesand埘bolo舀c钔pro