Смеси с жидкокристаллическими полимерами

Термотропные жидкокристаллические полимеры (ТЖКП) — это обычно перерабатываемые в расплаве полиэфиры или полиэфирамиды, содержащие жесткие ароматические единицы, называемые мезогенами, в основной цепи. Список некоторых ТЖКП и их состав представлен в табл. 32.1. Ввиду их жесткоцепного строения, эти полимеры подобны стержням, создающим нематический жидкокристаллический порядок в расплавленном состоянии. Кроме того, жесткоцепная структура ТЖКП обеспечивает превосходство многих их свойств над свойствами распространенных термопластов. Особенно в сравнении с термопластами необходимо выделить более высокие модули, более высокую стойкость к химическому воздействию и низкие коэффициенты теплового расширения.
Одной из привлекательных черт ТЖКП являются их исключительные механические свойства. Вытяжка волокон часто позволяет получить прочности на разрыв свыше 1 ГПа и модули на растяжение порядка 50-100 ГПа. Между тем, типичные найлоновые (полиамидные) и полиэфирные нити имеют прочность около 1 ГПа и модули лишь в пределах от 6 до 14 ГПа. Это различие демонстрирует, что когда ТЖКП ориентированы в большей степени за счет таких процедур, как вытяжка волокна, их свойства превосходят достижимые свойства термопластов. Такие ориентированные ТЖКП намного жестче, чем найлоновые и полиэфирные нити, и часто их прочность такая же, как у многих термопластов, или превосходит ее.
Чтобы реализовать все преимущества механических свойств ТЖКП, бывает полезно использовать их в качестве усиливающего материала, подобно тому, как используется стекловолокно. Согласно данным Бэрда с сотр., модули на растяжение фазы ТЖКП в композитных стрэндах составляют от 50 до 100 ГПа. Для плотностей ТЖКП типичным значением является примерно 1,4 г/см3, и прочность чистых волокон из ТЖКП лежит в области 1 ГПа сразу после вытяжки и свыше 2 ГПа после отжига. Эти свойства выдерживают сравнение со свойствами стеклянных волокон, которые имеют модуль на растяжение от 69 до 83 ГПа, а прочность на разрыв в пределах от 1,72 до более чем 2,07 ГПа при плотности от 2,52 до 2,61 г/см3. Эти величины показывают, что свойства волокон ТЖКП конкурируют с тем, что могут предоставить стекловолокна, в особенности при сравнении на весовой основе, потому что ТЖКП значительно легче, чем стеклянные волокна.

Цель этой главы — обсуждение свойств полностью термопластичных композитоь в которых ТЖКП играют роль усиливающей фазы. Во-первых, композитов, в которых и матрица, и ТЖКП перерабатываются как расплавленная смесь и формуются в конечное изделие; такие композиты называются композитами in situ. В ходе рассмотрения композитов in situ будут обсуждены вопросы формирования фибрилл роль компатибилизаторов и систем с частичной совместимостью. Во-вторых, будут обсуждены работы по композитам, в которых фибриллы ТЖКП формируются заранее. Наконец, глава будет завершена выводами и рекомендациями по реализации всего потенциала усиления фибриллами ТЖКП в указанных композитах.