液晶聚芳醚酮/聚芳醚酮共混体系的相行为、凝聚态结构与流变性能研究

聚芳醚酮是一种高性能热塑性材料，但其熔融温度高，熔体粘度大，流动性较差。液晶聚芳醚酮则具有非常丰富的液晶相织构和复杂的相转变行为，并且其熔体粘度低，流动性较好。将二者共混，液晶的加入势必降低聚芳醚酮的熔融粘度，改善其熔体流动性，另一方面液晶聚芳醚酮的液晶织构和相行为等势必受很大影响。因此开展这一研究工作不但有重要的理论意义，同时对改善这类材料的性能和拓宽其应用范围具有重要的实际意义。发现液晶聚芳醚酮／聚醚醚酮共混物的复杂相行为与组成密切相关。在以液晶聚芳醚酮为主的共混物中，高分子量的聚醚醚酮易于从低分子量的液晶聚芳醚酮基质相中分离出来，形成了特殊的环带结构。在50：50液晶聚芳醚酮／聚醚醚酮共混物中，两个组分在熔融状态下发生了液一液相分离，导致环带结构和聚醚醚酮球晶同时形成。在以聚醚醚酮为基质相的共混物中，低分子量的液晶聚芳醚酮很难从高分子量的聚醚醚酮基质相中分离出来，最后只能在聚醚醚酮球晶的边界形成单独的相区。当聚醚醚酮含量很高时，仅生成聚醚醚酮球晶。首次在液晶聚芳醚酮与聚醚醚酮共混物中发现了环带球晶，并利用溶剂选择性蚀刻的方法确定了其相结构和组成。环带球晶中的亮心和亮环是液晶聚芳醚酮相，其c轴（分子链方向）垂直于膜平面，而。和b轴则在膜平面内没有固定的取向。暗环则是聚醚醚酮与部分液晶聚芳醚酮的共存相，其中液晶聚芳醚酮晶体的分子链也垂直于膜平面，但聚醚醚酮片晶则呈现复杂的结晶取向。确定环带球晶的形成机理，从分子水平上提出环带球晶的生长模型，即间歇式增长过程，符合结构不连续模型。总结了环带球晶的形成规律和必要条件为：（l）液晶聚芳醚酮为主要成分；（2）液晶聚芳醚酮与聚醚醚酮有一定相容性，至少在熔融态分子相容；（3）液晶聚芳醚酮的各向同性相向液晶相的转变温度要高于聚芳醚酮的结晶温度；（4）液晶聚芳醚酮相转变（或结晶）速率与共混物的相分离速率相匹配或前者略大于后者；（5）降温速率或等温结晶温度适当。聚醚醚酮／含氟液晶聚芳醚酮共混物在熔体状态下的流动行为与共混物的组成、两相的相容性及相的转变有着密切的关系。在聚醚醚酮／含氟液晶聚芳醚酮共混物中，当前者为主要成份时，流动曲线形状与纯PEEK的相似，而当后者为主要成份时，表现出与含氟液晶聚芳醚酮相似的流变行为。共混物的复数粘度、储存模量和损失模量总体来说随F一队EK含量的增加而逐渐下降，只有当含氟液晶聚芳醚酮含量为50％时，共混物的复数粘度、储存模量和损失模量出现了局部极大值。