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1、LCP共混改性方案背景知识介绍背景知识介绍n nLCPLCP的特征的特征LCP是工程塑料中有最高耐热性的熔融液晶性全芳香性聚酯 (Thermotropic Liquid Crystalline Polyester)，具有下列的基本 构造。是常为所知的液晶聚合物的一种。 液晶聚合物的构造如图所示 n nLCPLCP工程塑料的优缺点工程塑料的优缺点n n优点：优点： （1 1）高强度，高刚性）高强度，高刚性 （2 2）低粘度，高流动性）低粘度，高流动性 （3 3）低收缩率，低线膨胀系数）低收缩率，低线膨胀系数( (流动方向流动方向 （4 4）快速固化，低毛边性）快速固化，低毛边性 （5 5）耐腐蚀
2、性，耐环境性优越）耐腐蚀性，耐环境性优越n n缺点缺点 （1 1）径向强度低（各向异性）径向强度低（各向异性） （2 2）韧性不足，耐弯曲性能差，制约）韧性不足，耐弯曲性能差，制约LCPLCP涂覆制导缆的发展涂覆制导缆的发展LCPLCP增强型制导光纤增强型制导光纤液晶聚合物接近石英的低线热膨胀系数使它成 为光纤外涂层的理想材料，液晶聚合物使光 纤 变形小，光能传递损失小，即使在低温下也不 会增加传递损失，轴向强度大，0.45mm直径 的LCP挤塑光缆拉断强度大于100N。因此满足 制导光缆对光线性能的要求。膨胀系数低，达 到10-6数量级，可以有效的解决大长度线团在 温度变化范围过大的情况下产
3、生的护层开裂问 题。此外，采用LCP挤塑制导光缆，大幅度提 高了生产速度，一根全航程鱼雷制导光缆 60km的成缆周期可由原来的40天缩短到20h 。从而大大降低了人工成本。目前，国外先进 型号的鱼雷和制导导弹多采用LCP增强型制导 光纤。我所LCP挤塑光缆的工艺流程图 n n由于由于LCPLCP在实际应用当中也存在着性脆，韧性差，在小直在实际应用当中也存在着性脆，韧性差，在小直 径制导光缆挤塑生产中，表现出抗弯曲性能差的弱点；此径制导光缆挤塑生产中，表现出抗弯曲性能差的弱点；此 外，由于外，由于LCPLCP材料的各向异性，导致挤塑光缆的径向强度材料的各向异性，导致挤塑光缆的径向强度 不高，无法
4、满足制导光缆的良好弯曲性能和高速放线的需不高，无法满足制导光缆的良好弯曲性能和高速放线的需 求，因此迫切需要对求，因此迫切需要对LCPLCP材料进行改性。以取长补短，提材料进行改性。以取长补短，提 高高LCPLCP材料的相关性能。材料的相关性能。n n近年来，近年来，LCPLCP的改性研究主要集中于的改性研究主要集中于LCPLCP与聚酯与聚酯 材料的共混改性，有材料的共混改性，有LCP/PCLCP/PC，LCP/PALCP/PA， LCP/PETLCP/PET，LCP/PBTLCP/PBT等等，这些材料与等等，这些材料与LCPLCP具有具有 良好的相容性，共混过程中无需添加增溶剂。良好的相容性
5、，共混过程中无需添加增溶剂。LCPLCP改性需满足以下要求改性需满足以下要求n n耐高温，其分解温度必须大于耐高温，其分解温度必须大于LCPLCP挤塑的最挤塑的最 高温度。高温度。n n力学性能好，力学强度大，韧性高。力学性能好，力学强度大，韧性高。n n结晶速度快。结晶速度快。n n易于在挤出机上进行加工易于在挤出机上进行加工上述材料主要优缺点上述材料主要优缺点n nPCPC 优点优点n n具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广; ;n n成形收缩率低、尺寸稳定性好；成形收缩率低、尺寸稳定性好；n n耐疲劳耐老化耐疲劳耐老化 缺点缺点 加
6、工困难，结晶慢，耐磨性差加工困难，结晶慢，耐磨性差PETPET 优点优点n n韧性好韧性好; ;n n耐磨性好耐磨性好 缺点缺点 加工困难，结晶慢，力学强度不高加工困难，结晶慢，力学强度不高PAPA 优点优点n n具高强度及高韧性具高强度及高韧性; ;n n耐磨，耐疲劳耐老化；耐磨，耐疲劳耐老化；n n结晶速度快，加工容易结晶速度快，加工容易 缺点缺点 尺寸收缩率高尺寸收缩率高PBTPBT 优点优点n n优良的机械性能，机械强度高，耐疲劳性和尺寸稳定好。蠕变也小，优良的机械性能，机械强度高，耐疲劳性和尺寸稳定好。蠕变也小，n n耐热耐老化性能好。耐热耐老化性能好。n n熔融与结晶焓变低，结晶速
7、率快熔融与结晶焓变低，结晶速率快, ,易于加工易于加工。n n挤塑温度在挤塑温度在250-270250-270之间，与之间，与LCPLCP的挤塑温度区间吻合。的挤塑温度区间吻合。n n根据上述材料的主要优缺点对比，以及我根据上述材料的主要优缺点对比，以及我 所所LCPLCP改性的实际要求，初步考虑采用改性的实际要求，初步考虑采用PAPA 或或PBTPBT作为与作为与LCPLCP进行共混改性的添加材料进行共混改性的添加材料 。目前，国内外的研究报道表明，。目前，国内外的研究报道表明，LCPLCP与上与上 述两种材料可以发生酯交换反应，改性效述两种材料可以发生酯交换反应，改性效 果良好。果良好。对
8、比左图的纯 P A6 - 1 和 P A6 - 1 L C 共混物的 甲酸可 溶 解部分的 漫反射红 外光谱图 , 在 P A6 - 1的酰胺基特征 峰的附近 , 于 1724 c m-1处出现了一个小的肩峰 , 对应于 L C 中羰基的特征吸收峰 , 说明少量 L C 分子链段嵌入到 P A 6 - 1 分子链中。可能发生了如右图所示的酯-酰胺交换反 应。研究还表明，研究还表明，LCPLCP在在LCP/PA6LCP/PA6共混体系中形成直径为共混体系中形成直径为0.5 0.5 2.0um2.0um的微球，分散在的微球，分散在PAPA相内，从而在材料收到定向拉相内，从而在材料收到定向拉 伸时吸
9、收能量，提高拉伸性能。伸时吸收能量，提高拉伸性能。n n对对LCPLCP和和PBTPBT共混体系的研究表明，共混体系的研究表明，LCPLCP和和PBTPBT共混体系共混体系 中能形成微纤和微球结构，从而提高了共混体系的韧性。中能形成微纤和微球结构，从而提高了共混体系的韧性。n n上面上面二图分别为二图分别为LCP/PBTLCP/PBT的的DSCDSC和和DMTADMTA曲线图，不难曲线图，不难 看出，随着看出，随着PBTPBT含量增加，体系结晶度呈降低趋势，因而含量增加，体系结晶度呈降低趋势，因而 共混材料的脆性降低，韧性提高。共混材料的脆性降低，韧性提高。n n与此同时，我们发现，与此同时，
10、我们发现，LCPLCP和和PBTPBT共混体系的玻璃转化温共混体系的玻璃转化温 度曲线只有一个峰值，说明度曲线只有一个峰值，说明LCPLCP和和PBTPBT之间存在着化学键之间存在着化学键 连，通过连，通过WXADWXAD分析可以得出，分析可以得出，LCPLCP和和PBTPBT之间存在着酯之间存在着酯 交换反应，这可能是由于交换反应，这可能是由于LCPLCP和和PBTPBT分子中多余的分子中多余的-轨道轨道 电子相互作用而导致的。电子相互作用而导致的。共混方案 原料：LCP，PBT或PA6，均采用工业级产 品 设备：烘箱，SHR高速混合机，双螺杆挤出机，切割造粒 机。 具体实施步骤： 1.原料
11、干燥 LCP与PBT(PA)在使用前均应烘干以除去水分，烘箱温度 130-140，干燥时间不少于2h。 2.原料共混 按下表比例配置相应共混料，以LCP为基体为5kg-10kg每 批。编号ABCD 共混比例 (LCP/PBT或 PA)100/2.5100/5100/7.5100/10高速混合：高速混合： 1. 1. 使用前，应先检查设备是否正常运行。使用前，应先检查设备是否正常运行。 2.2.按规定比例投入物料，闭合锅盖并锁好扣。按规定比例投入物料，闭合锅盖并锁好扣。 3.3.启动电源，设定物料加热温度启动电源，设定物料加热温度7070。开启热混加热开关。开启热混加热开关。 4.4.加热至设定
12、温度后，启动热混开关，先低速启动，待电机加热至设定温度后，启动热混开关，先低速启动，待电机 稳定运行后切换至高速启动，总时间约稳定运行后切换至高速启动，总时间约30Min30Min。 5. 5. 混合完毕后，按下放料按键，开启放料阀门，可以启动低混合完毕后，按下放料按键，开启放料阀门，可以启动低 速，以确保锅内物料尽可能排放干净。速，以确保锅内物料尽可能排放干净。 6.6.锅内无物料排出后，关闭电源，开启锅盖，将锅内残余料锅内无物料排出后，关闭电源，开启锅盖，将锅内残余料 清理干净。清理干净。共混挤出：共混挤出： 采用双螺杆挤出机，操作步骤如下：采用双螺杆挤出机，操作步骤如下：n n使用前，应
13、先检查设备是否正常运行。使用前，应先检查设备是否正常运行。n n启动电源，设定九个加热温区的温度并加热至所需温度。启动电源，设定九个加热温区的温度并加热至所需温度。n n启动水泵、油泵、打开粘轴器盖子，沿着顺时针方向推动启动水泵、油泵、打开粘轴器盖子，沿着顺时针方向推动 联动轴，以防止螺杆转不动。联动轴，以防止螺杆转不动。n n将高速混合好的料加入料斗，启动主机，调节主机转速（将高速混合好的料加入料斗，启动主机，调节主机转速（ 50Hz50Hz，600rpm600rpm）n n启动混料，开启挤出，调节混料转速（同主机频率），注启动混料，开启挤出，调节混料转速（同主机频率），注 意主机电流为额定
14、电流的意主机电流为额定电流的80%80%，即最大，即最大58*80%=40A58*80%=40An n挤出完毕后，先停混料，缓慢降低主机转速至挤出完毕后，先停混料，缓慢降低主机转速至10Hz10Hz以下以下 ，等料排尽，等料排尽2Min2Min以后，停止主机。以后，停止主机。n n停止油泵，水泵，关闭电源。停止油泵，水泵，关闭电源。切割造粒：切割造粒：n n启动：按绿色启动键启动：按绿色启动键n n点击点击LO/RELO/RE键（显示输送界面）键（显示输送界面）n n按按EnterEnter键进行切割速度设置，设置完成后，按键进行切割速度设置，设置完成后，按EnterEnter键键 确认确认n n点击点击RunRun运行运行n n造粒结束后，设置速度为造粒结束后，设置速度为0 0，按，按EnterEnter键确认键确认n n按按StopStop键停止运行，最后关闭电源。键停止运行，最后关闭电源。n n应用应用n n所内制导光纤的护套挤塑，用以替代光纤所内制导光纤的护套挤塑，用以替代光纤 外编织层外编织层
