北京化工大学毕业设计（论文）玻纤增强耐高温液晶聚酯的增韧改性 摘要 液晶聚合物(LCP)这一种新型的工程塑料，具有高强度、高刚性、耐高温、电绝缘性等优良性质，被用于电子、电气、光导纤维、汽车及宇航等领域针对LCP韧性比较低的缺陷，使其韧性增强是国内外研制开发新型工程塑料的一个努力方向液晶聚酯具有较高的熔融温度，对增韧剂要求较高相比较，用弹性体增韧的增韧效果最好弹性体增韧液晶聚酯应具有的结构特征:液晶聚酯为连续相，弹性体为分散相;弹性体适度交联和基体间有化学键连接本工作以液晶聚酯为基体树脂，研究三元乙丙弹性体(EPDM)和/或聚乙烯辛烯共弹性体(POE)为增韧剂，通过双螺杆挤出机熔融反应挤出，用马来酸酐使POE酸酐化生产接枝共聚物POE-g-MAH；然后，把接枝好的POE-g-MAH加到液晶聚酯中，用双螺杆挤出机造粒、注射机制样，制备了LCP/ POE-g-MAH共混的样条，研究了LCP/POE-g-MAH=90/10、80/20、70/30、60/40、50/50（质量比）共混的冲击、拉伸强度等性能的影响结果表明：POE对液晶聚酯有一定的增韧作用，提高了树脂的冲击强度，但是POE的用量也不是越多越好，POE达到一定的程度后，增韧的作用将降低，而且还会影响其他性能。
关键词：马来酸酐；接枝；液晶聚酯；增韧母料； 增韧结构性能 Toughening of glass fiber reinforced heat-resistant LCP Liquid crystal polymer (LCP) that a new engineering plastics, high strength, high stiffness, high temperature, good electrical insulation properties, etc., are used in electronic, electrical, fiber optics, automotive and aerospace industries. LCP toughness for low defect, to enhance toughness is developed at home and abroad a new direction for engineering plastics. This work was designed to show a good rigid liquid crystal polyester elastomer toughened structural characteristics should be: for the continuous phase liquid crystal polyester, elastomer is dispersed; elastic appropriate crosslinking. And there are chemical bonds between the matrix. To achieve the above design ideas, and get better technical and economic ratios, the work initially as matrix liquid crystal polyester resin, EPDM elastomer (EPDM) and / or polyethylene-octene elastomer total (POE) to increase Ren agent, by twin-screw extruder melt extrusion, so POE with maleic anhydride graft copolymer anhydride production POE-g-MAH; then, to graft good POE-g-MAH added to the liquid crystal polymer ester, the use of twin-screw extruder granulation, injection mechanisms like, prepared LCP / POE-g-MAH blend spline, of the LCP / POE-g-MAH = 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50 (mass ratio) blends of impact, tensile strength and other properties. The results showed that: POE on the liquid crystal polyester has a certain toughness, and improve the impact strength of the resin, but not as much as possible the amount of POE, POE up to a certain extent, the toughness and will reduce, but also affect other properties. Keywords: Maleic anhydride; graft; LCP; toughening master batch; toughened structural performance 目 录第一章 绪论 1第1．1节 液晶聚合物简介 11.1.1液晶聚合物的工业化 11.1.2 液晶聚合物分类 1第1.2节 性能 21.2.1流变学特性和成型性 21.2.2各向异性 31.2.3尺寸稳定性 41.2.4耐热性 41.2.5机械特性 41.2.6熔接强度 51.2.7电性能 51.2.8气体发生量 61.2.9吸水率 61.2.10阻气性 61.2.11耐化学药品性 71.2.12耐热水性 71.2.13内部损耗(tanδ) 7第1.3节 增韧剂的类型及选择 81.3.1 弹性体增韧 81.3.2 韧性好模量低的树脂 91.3.3 有机刚性粒子增韧 101.3.4 无机刚性粒子增韧 111.3.5 LCP增韧改性存在的问题及原因分析 111.3.6 本工作的研究思想 12第1.4节 市场前景和用途 13第2章 实验部分 16第2. 1节 原料和设备 162.1.1 原料 162.1.2主要设备 16第2.2节 原料组分测定 162.2.1 原料测试 172.2.2 熔融共混工艺 17第2.3节 试样LCP/EPDM-g-MAH的制备 182.3.1 LCP/EPDM-g-MAH颗粒的制备 182.3.2 LCP/EPDM-g-MAH注射样条的制备 18第2.4 节 试样LCP/POE-g-MAH的制备 192.4.1 POE-g-MAH 的制备 192.4.2 LCP/POE-g-MAH颗粒的制备 192.4.3 LCP/POE-g-MAH注射样条的制备 20第2.5节 无机刚性粒子增韧LCP样条的制备 202.5.1 无机刚性粒子 CaCO3的性能 202.5.2 LCP/POE-g-MAH/ CaCO3颗粒的制备 212.5.3 LCP/POE-g-MAH注射样条的制备 21第 2. 6 节 性能测试与表征 222.6.1 性能测试与表征 22第3章 结果与讨论 23第3.1节 接枝增韧 233.1.1 弹性体接枝酸酐化原理 23第3.2节 EPDM-g-MAH对LCP力学性能的影响 243.2.1 拉伸测试 243.2.2 弯曲测试 253.2.3 冲击性能 26第3.3节 POE-g-MAH对LCP力学性能的影响 283.3.1 拉伸测试 283.2.2 弯曲测试 293.2.3 冲击性能 30第3.3 节 CaCO3对LCP/POE-g-MAH力学性能的影响 313.3.1 拉伸测试 323.2.2 弯曲测试 333.2.3 冲击性能 34第4章 结论 37参考文献 38致 谢 3939 第一章 绪论第1．1节 液晶聚合物简介1.1.1液晶聚合物的工业化目前,液晶作为电视机和计算机等显示器的显示材料被广泛应用于人们的日常生活中。
另外,不少聚合物(塑料)也被广泛使用,成为人们日常生活中不可或缺的材料所谓液晶聚合物(LCP)是指兼具液晶和塑料两方面性质的材料,它于19世纪后叶被偶然发现具体说,就是一种被用作成型材料的工程塑料,它熔融时会呈现出液晶性,是一种由一组全芳香族聚酯构成的树脂1974年,伊斯特曼(Eastman)公司的Jack-son等人发现, p-羟基安息香酸和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的缩聚物(X7G)在熔融状态下呈现出液晶性,由于它黏度较低;因此,可加工成型,获得的成型物,其刚性分子具有高度的取向性,因此,强度大、弹性高以此为契机,通过共聚组成的各种不同分子结构的LCP实现了工业化生产LCP,中文名称叫液晶聚合物LCP是介于固体结晶和液体之间的中间状态聚合物，其分子排列虽然不像固体晶态那样三维有序，但也不是液体那样无序，而是具有一定（一维或二维）的有序性它是一种新型的高分子材料，在熔融态时一般呈现液晶性这类材料具有优异的耐热性能和成型加工性能[1]LCP具有特殊的物理性能,由于其本身的液晶性,对精密电镀零件和电子零件,诸如连接器、继电器、绕线器等均具有优异的注射成型性能由于LCP这种优异的性能,最近商用LCP的市场增长速度非常迅速,销售量增长率约达到15%。
随着电子零件的小型化和薄壁化,未来该领域所使用的LCP的市场需求量有望继续快速扩大1.1.2 液晶聚合物分类 液晶又可分为溶致液晶聚合物和热致液晶聚合物具有某些特殊的功能，如光导液晶聚合物、功能性液晶高分子分离膜及生液晶聚合物前者在溶剂中呈液晶态，后者因温度变化而呈液晶态热致液晶聚合物是继溶致液晶聚合物之后兴起的，其综合性能优异，而且能够进行注塑、挤出成型加工液晶聚合物分子的分之主链刚硬，分子之间堆砌紧密，且在成型过程中高度取向，所以具有线膨胀系数小，成型收缩率低和非常突出的强度和弹性模量以及优良的耐热性，具有较高的负荷变形温度，有些可高达340℃以上LCP还具有耐化学药品和气密性优良，此外，有些物性液晶高分子等一般热致性液晶聚合物具有较好派的流动性，易加工成型其成型产品具有液晶聚合物特有的皮芯结构，树脂本身具有纤维性质，在熔融状态下有高度的取向，故可起到纤维增强的效果[2]这也是液晶聚合物最引人注目的特点在这一方面的研究，我国还处于刚刚起步的阶段，很少有资料文献报道这方面的内容，目前仅有日本、美国、英国等少数几个国家在批量生产第1.2节 性能1.2.1流变学特性和成型性对于用液晶聚合物表示的液晶状态(向列液晶状态)来说,聚合物(高分子)中特有的分子链相互缠结状况十分罕见,只要稍微对它施剪切力,就很容易使LCP分子链产生取向。
因此,在进行注射成型等加工时可以大大减少所产生的流动阻力图 1-1 [3]所示的是LCP熔融黏度与剪切速率的相互关系由图可知,随着剪切速率的增大,促进了LCP的分子的取向,熔融黏度迅速下降。