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热致性液晶聚芳酯纤维制备与热处理

摘要：热致性液晶聚芳酯(TLCPs)纤维是一类具有较高强度与模量的高性能纤维，具有突出的耐热、耐化学腐蚀、自阻燃、尺寸稳定性优良等优异性能。又因为热致液晶聚芳酯纤维采用熔融纺丝方法制备，节能环保，因此引起了国内外的广泛关注。一种新型的液晶聚芳酯由4,4’-二苯醚二甲酸(DODA)、4-乙酰氧基苯甲酸(ABA)、1,4-二乙酰氧基苯撑(HQA)、2,6-萘二甲酸(NDA)和对苯二甲酸(TA)进行熔融缩聚制备得到，然后通过熔融纺丝制备得到初生纤维，最后经热处理制备高强、高模液晶聚芳酯纤维。本文通过光学显微镜、差示扫描量热仪、热失重仪、纤维强力仪等对热致性液晶聚芳酯初生纤维与热处理纤维的性能进行了研究和表征。
关键词：液晶聚芳酯纤维，热处理，熔融纺丝
THEPREPARATIONANDHeat-treatmentOFTHERMOTROPICLIQUIDCRYSTALPOLYARYLATEFIBER

Abstract：Thethermotropicliquid-crystallinepolyarylatefiberhasarousedwidepublicconcernattributenotonlytoit’shighmodulusandhighstrength,butalsoit’sgoodheatresistance,chemicalresistance,inherentflameretardancy,lowcreepandgoodpropertiesforprocessing.Inthisstudy,anewTLCPsmeltpolymerizedwith4,4’-diphenyloxidedicarboxylicacid(DODA),4-acetoxybenzoicacid(ABA),hydroquinonediactate(HQA),2,6-naphthalenedicarboxylic(NDA)andterephthalicacid(TA),thenmeltspunintoTLCPsfibers,andTLCPsfiberswereheattreatedtoenhancethebreakingstrengthandYoung’smodulus.ThethermalpropertiesoftheTLCPsfiberswereinvestigatedbyemployingdifferentialscanningcalorimetry(DSC)andTGA,thestructureofthefiberwasinvestigatedbyopticalmicroscope,andthemechanicalpropertiesweretestedbythefibertensiletester.
Keywords:Thermotropicliquid-crystallinepolymers,heat-treatment,melt-spun
热致性液晶聚芳酯纤维具有高强高模、尺寸稳定性好，耐高温、耐化学腐蚀、耐气候老化、自阻燃等优异性能，又因为热致液晶聚芳酯纤维采用熔融纺丝方法制备，节能环保。作为一种新一代的高性能纤维，它可以广泛应用于防弹衣、缆绳的制造；也可以作为增强材料制备复合材料，用于汽车、飞机的相关部件；还可以作为过滤材料，应用于高温及化学腐蚀性流体的过滤，尤其作为燃煤电厂和垃圾焚烧站的高温过滤除尘材料，减少有害气体的排放，效果特别明显，是一种新型环保材料。
目前，国内的热致液晶聚芳酯大多用于塑料增强方面，提高了工程塑料的强度、模量等机械性能，同时，提高它们的耐热性能。而把液晶聚芳酯应用于熔融纺丝制备高性能纤维，国内是尚属空白，虽然国外已有相关高性能纤维的生产和销售，但国内关于热致液晶聚芳酯纤维的生产未见报道。
20世纪80年代Celanese公司发明了Vectra聚合物，并于20世纪90年代开始商业化生产Vectran纤维。这种纤维具有高度的取向结构和优异的力学性能，已经成为高性能纤维之一。[1]目前，日本可乐丽公司正在努力稳定Vectran高强聚芳酯纤维的质量,其短纤维可用于纤维增强塑料(FRP)及造纸纸浆(由捣碎纸浆制成)中。[2]2007年11月，Vectran产能扩大了400t达1000t/a，需求也非常旺盛，如可用于捕鱼网、绳及其他网材。目前，Vectran纤维全部产能都在投入生产，下一步将使产能增加到3000t/a。
2008年5月，可乐丽美国公司推出了一种名为VectranHT的液晶聚芳酯纤维，这种纤维具有很高的强度与模量，可以在许多方面作为芳纶的替代材料。另外，这种纤维还可以通过纺液着色染成不同的颜色。该纤维的强度比聚酯纤维高3~5倍，比芳纶高20%。VectranHT纤维的