新型液晶化合物及其成核剂的合成及对PP结晶行为的影响

论文摘要

液晶聚合物（LCP）具有高强、高模等优良特性,在复合材料共混改性中已获得了的应用,但是,LCP作为聚丙烯成核剂的研究报道很少。因此,开展液晶类成核剂的研究不仅具有重要的学术价值和理论意义,而且有望开发出高效、多功能化的新型聚丙烯成核剂。本论文设计并合成了十七种新型液晶类单体：4-乙基苯甲酸-4’-烯丙氧基苯甲酸对苯二酚双酯（M1）、4-乙基苯甲酸-4’-烯丙氧基联苯酚酯（M2）、4-乙基苯甲酸-4’-烯丙氧基苯甲酸对联苯酚双酯（M3）、4-乙氧基苯甲酸-4’-烯丙氧基苯甲酸对苯二酚双酯（M4）、4-乙氧基苯甲酸-4’-烯丙氧基联苯酚酯（Ms）、4-乙氧基苯甲酸-4’-烯丙氧基苯甲酸对联苯酚双酯（M6）、4-（p-乙氧基苯甲酰氧基）苯甲酸-4’-烯丙氧基联苯酚酯（M7）、4-乙基苯甲酸-4’-十一烯酸对苯二酚双酯（M8）、4-乙基苯甲酸-4’-十一烯酰氧基苯甲酸对苯二酚双酯（M9）、4-乙基苯甲酸-4’-十一烯酸对联苯酚双酯（M10）、4-乙基苯甲酸-4’-十一烯酰氧基苯甲酸对联苯酚双酯（M11）、4-乙氧基苯甲酸-4’-十一烯酸对苯二酚双酯（M12）、4-乙氧基苯甲酸-4’-十一烯酰氧基苯甲酸对苯二酚双酯（M13）、4-（p-乙氧基苯甲酰氧基）苯甲酸-4’-十一烯酸对苯二酚双酯（M14）、4-乙氧基苯甲酸-4’-十一烯酸对联苯酚双酯（M15）、4-乙氧基苯甲酸-4’-十一烯酰氧基苯甲酸对联苯酚双酯（M16）、4-（p-乙氧基苯甲酰氧基）苯甲酸-4’-十一烯酸对联苯酚双酯（M17）。并分别将上述单体与聚甲基含氢硅氧烷进行了接枝共聚,合成P1-P17十七种均聚物,另外,还将一定量的单体M1、4-烯丙氧基-4’-羟基联苯（N1）、4-烯丙氧基苯甲酸（N2）与聚甲基含氢硅氧烷共聚,制备出两种新型液晶共聚物PNA-1与PNA-2。并分别把不同含量的PNA-1与PNA-2与聚丙烯在一定条件共混,得到了一系列的共混样品。利用FT-IR或1H-NMR分析对所合成的单体、聚合物和共聚物的结构进行了表征,通过POM、DSC、TGA等对液晶单体、均聚物和共聚物的液晶性能进行了测试和分析,同时采用POM、DSC、XRD等初步研究PNA-1与PNA-2对等规聚丙烯结晶性能与形态的影响。FT-IR和1H-NMR研究表明,所合成的单体、均聚物和共聚物均符合分子设计。单体M1-M17均为热致液晶,呈现典型的向列相的丝状织构、球粒织构和纹影织构,此外,Mlo与M15还呈现近晶A（SA）相的棒状织构、近晶C（SC）相的破碎扇形织构及近晶B（SB）相的马赛克织构,M11与M16呈现SA相的棒状织构。所有均聚物和共聚物均呈现明显向列相的液晶织构。单体M8与M16在升温过程中未出现清亮点,但POM表明M16具有明显的液晶性能,由于热分解而未出现清亮点,而M8只在降温过程出现液晶性能,为单致变液晶化合物,另外十五个单体均出现液晶态向各相同性态转变；所有均聚物出现明显的玻璃化转变,此外,P9、P11、P13和P16还出现了熔融转变,表明这四个均聚物是半结晶型聚合物,其余十三个均聚物为非晶聚合物；液晶共聚物PNA-1和PNA-2均出现玻璃化转变和清亮点。此外,TG表明所有聚合物的热分解5%时的温度均在300℃以上,具有良好的热稳定性。以液晶共聚物PNA-1与PNA-2作为等规聚丙烯成核剂,研究发现PNA-1能有效提高聚丙烯的结晶温度和结晶速度,且能诱导p晶的生成,当含量为0.6%时效果最佳,当结晶温度为110℃时,β晶所占含量最大,其成核和生长过程主要按二维片状方式生长；共聚物PNA-2能促使聚丙烯的成核点数目增多,球晶尺寸变小,分布更加均匀,结晶温度提高,结晶速度加快,当含量为0.3%时成核效果最好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 聚丙烯简介
• 1.1.1 聚丙烯发展现状
• 1.1.2 聚丙烯的结晶形态
• 1.2 聚丙烯成核剂简介
• 1.2.1 成核机理
• 1.2.2 成核剂分类
• 1.2.3 成核剂对聚丙烯性能的影响
• 1.3 液晶及液晶高分子概述
• 1.3.1 液晶简介
• 1.3.2 液晶高分子简介
• 1.3.3 液晶高分子的理论基础
• 1.3.4 液晶高分子的分类
• 1.3.5 液晶高分子的分子结构与性能
• 1.3.6 液晶高分子的最新研究进展
• 1.4 液晶高分子在复合材料中的应用
• 1.5 本论文的意义及特色
• 第2章 液晶单体的合成与性能研究
• 2.1 主要试剂及理化性质
• 2.2 测试方法及仪器
• 2.3 单体的分子设计
• 2.4 液晶单体的合成
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 结构分析
• 2.5.2 液晶性能分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 液晶聚合物的合成与性能研究
• 3.1 主要试剂及理化性质
• 3.2 测试方法及仪器
• 3.3 均聚物和共聚物的分子设计
• n系列的合成'>3.3.1 液晶均聚物P_n系列的合成
• 3.3.2 液晶共聚物的合成
• 3.4 液晶均聚物和共聚物的合成
• n系列的合成'>3.4.1 液晶均聚物P_n系列的合成
• 3.4.2 液晶共聚物的合成
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 结构分析
• 3.5.2 液晶性能分析
• 3.6 本章小节
• 第4章 液晶成核剂对PP结晶性能的影响
• 4.1 原料与化学药品
• 4.2 试样的制备
• 4.3 性能测试
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 成核剂含量对PP结晶性能的影响
• 4.4.2 液晶成核剂对PP结晶形态的影响
• 4.4.3 不同结晶温度对PNA-1/PP样品的影响
• NA-1/PP样品的非等温结晶动力学初步探讨'>4.4.4 P_NA-1/PP样品的非等温结晶动力学初步探讨
• 4.5 本章小节
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的论文