按照復(fù)臺(tái)材料理論.在一定范圍內(nèi)如果纖維相量提高,復(fù)臺(tái)體系的強(qiáng)度和模量也應(yīng)隨之提高 但此類原位復(fù)合體系卻在蒗晶相含量增至00 ~30 時(shí),強(qiáng)度降低了 顯然,決定該體系抗張和抗彎強(qiáng)度的因素不僅僅只有纖維的增強(qiáng)作用 我們認(rèn)為,出現(xiàn)這種現(xiàn)象一是由于PSF和LCP的分子結(jié)拇有較大差別.兩者復(fù)合時(shí)相容性比較差.相窖性差的體系一般相界面的作用力比較弱.應(yīng)力不能在兩相界面實(shí)現(xiàn)有效傳遞.力學(xué)性能也比較差。當(dāng)LCP含量較高時(shí)一這種界面的劣化現(xiàn)象加劇.超過(guò)了LCP的增強(qiáng)作用.從而導(dǎo)致制件強(qiáng)度嚴(yán)重劣化}另外這種現(xiàn)象也可能與LCP成纖性的改變及所得材料復(fù)雜的形態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)。
加入 LCP加纖25%后.原位復(fù)合體系的彎曲模量和拉忡模量均較PSF有所提高 這說(shuō)明決定該復(fù)臺(tái)體系模量和強(qiáng)度的因素不同.很可能是因?yàn)樵趶?fù)臺(tái)體系中形成了較多模量較大的微纖導(dǎo)致了復(fù)臺(tái)體系模量的大幅度提高
隨LCP加纖25%量的增加,復(fù)合體系皮一芯形態(tài)越來(lái)越明顯.當(dāng)LCP音量為30 時(shí),皮一芯形態(tài)尤為明顯,皮晨LCP的吉量及取向度均高于芯層 這種皮-芯形杰是由于TCP的表現(xiàn)牯度比基件低得多 兩者的相容性又此較差.LCP在加工中易于向模壁遷移引起的 由圈5可以發(fā)現(xiàn).試件斷口有許多纖維拔出 L恫.而且微纖和基津之間也有踞顯的界面區(qū).這種形態(tài)進(jìn)一步說(shuō)明了PSF—LCP兩相問(wèn)的相互作用是非常弱的。原位復(fù)臺(tái)材料力學(xué)性能在LCP含量高時(shí)強(qiáng)度劣化的主要原因是基體和LCP相之間較差的相容眭及皮-芯結(jié)構(gòu).并非目戚纖性的變化引起
當(dāng)LCP加纖25%用量低于10 時(shí).復(fù)合體系的強(qiáng)度和模量較純PSF均有所提高,但當(dāng)LCP1用量增至20 上對(duì),原位復(fù)合材料的強(qiáng)度發(fā)生劣化。原位復(fù)臺(tái)材料的力學(xué)性能不僅與其中LCP1的成纖性有關(guān).還和T1 CP1與基件之間的相容性密切相關(guān)。PSF/T1 CPI原位復(fù)合材料呈皮-芯形態(tài) 兩相之聞?dòng)忻黠@的界面,這種形態(tài)是這類材料在LCP音量較高時(shí)力學(xué)性能差的主要原因
加工參數(shù)對(duì)LCP加纖25%微纖“原位”生成及其力學(xué)性能的影響
加工參數(shù)如溫度、剪切速率、拉伸比、剪切時(shí)間、模具的幾何形狀和尺寸等都將對(duì)原位復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響 。因此,要獲得高性能的原位復(fù)合材料,必須弄清其結(jié)構(gòu)和性能與加工參數(shù)的關(guān)系,并選擇優(yōu)化的加工參數(shù)。加工溫度一般不但應(yīng)該高于基體的粘流溫度,而且應(yīng)該高于LCP 的熔融一液晶轉(zhuǎn)變溫度(To ),否則由于LCP不能起到加工助劑的作用,LCP/TP共混體系將表現(xiàn)出較高的加工粘度和大的屈服應(yīng)力 引。但過(guò)高的加工溫度可能導(dǎo)致發(fā)生一些副反應(yīng),并使基體的粘度降低得過(guò)多,從而不利于微纖的“原位”生成,有時(shí)甚至促使體系產(chǎn)生宏觀相分離 。
LCP加纖25%的物理性質(zhì)和含量對(duì)其微纖“原位”形成及其力學(xué)性能的影響
液晶聚合物的含量影響到LCP在基體樹(shù)脂中的形態(tài)結(jié)構(gòu),當(dāng)LCP的含量逐漸增加時(shí),LCP相的形態(tài)將由粒子、微纖變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)橐壕Ь酆衔锖吭蕉啵渥韵嘟Y(jié)合的傾向越大,與基體問(wèn)的相互作用強(qiáng)度降低 。對(duì)不相容的共混體系,隨分散相濃度的增大,其粒徑將變大,粒徑分布變寬
經(jīng)過(guò)十多年的研究,人們對(duì)原位復(fù)合材料的認(rèn)識(shí)取得了很大的進(jìn)步。基本弄清了LCP/TP共混體系的組成、物理性質(zhì)和加工參數(shù)等對(duì)LCP微纖的“原位”生成的影響,初步建立了LCP/TP共混體系的加工流變學(xué)及其原位復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)與性能的關(guān)系。通過(guò)添加增容劑或第三組分,改性LCP的結(jié)構(gòu),或采用“原位”增容技術(shù)能有效地改善LCP/TP共混體系的相容性,有利于LCP相“原位”生成微纖,從而提高原位復(fù)合材料的性能。但目前,人們還不能隨心所欲地控制LCP微纖的“原位”生成,如微纖的長(zhǎng)徑比和分布,這將嚴(yán)重妨礙高性能原位復(fù)合材料的獲得。因此,如何提高原位復(fù)合材料中微纖的長(zhǎng)徑比,降低其直徑,仍是將來(lái)的研究重點(diǎn)。
LCP加纖25%不僅具有優(yōu)良的加工性能及優(yōu)異的力學(xué)性能,而且便于回收再利用,使改性后的PC能重復(fù)使用,同時(shí)增強(qiáng)纖維的原位形成,大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間,提高了工作效率,因而LCP共混改性PC具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑD壳按嬖诘膯?wèn)題是:液晶聚合物的價(jià)格較高,結(jié)合對(duì)PC的增強(qiáng)效果看,優(yōu)勢(shì)不是很明顯,因此現(xiàn)在已有報(bào)道將宏觀纖維、PC與LCP混雜復(fù)合,使宏觀纖維對(duì)PC的增強(qiáng)作用和LCP對(duì)PC加工性能的改善同時(shí)發(fā)揮出來(lái),這樣才能更快地實(shí)現(xiàn)工業(yè)化;其次是如何控制加工過(guò)程的工藝條件,增強(qiáng)LCP和PC的界面粘結(jié)性能,以保證LCP以微纖形式均勻地分散于PC基體中并形成高度取向結(jié)構(gòu),以獲得綜合性能優(yōu)良的新產(chǎn)品。