液晶聚合物（LCP）是一類性能優(yōu)異的工程塑料，20世紀(jì)70年代后期人們開始對(duì)其進(jìn)行基礎(chǔ)研究，到了80年代已有工業(yè)化生產(chǎn)。由于熱致性液晶聚合物相對(duì)于溶致性液晶聚合物，具有加工性好的特性，現(xiàn)在已成為開發(fā)新型的高強(qiáng)高模有機(jī)纖維和增強(qiáng)塑料的引人注目的研究對(duì)象，尤其是以TLCP開發(fā)成的纖維其應(yīng)用領(lǐng)域非常寬廣。本文介紹了熱致液晶芳香族聚酯的合成方法，并對(duì)聚酯液晶纖維的紡絲成形、熱處理及工藝條件對(duì)纖維性能的影響進(jìn)行了綜述。

　　熱致性液晶芳香族聚酯的合成不僅沿用了聚酯的傳統(tǒng)合成方法，近年來許多研究者開拓了以下新的合成方法，從而促進(jìn)了熱致性液晶芳香族聚酯的飛速發(fā)展。熱致性液晶芳香族聚酯的合成包括酰氯法、苯酯法、乙酰基化法、硅烷基化法和直接酯交換法。

　　在一般的高聚物熔體紡絲中，絲條中形成的分子取向?qū)ζ滟|(zhì)量有重要意義，顯然對(duì)于液晶熔體紡絲尤其有特別實(shí)際意義。在高分子熔體紡絲過程中熔體絲條從噴絲孔擠出，經(jīng)卷繞裝置拉伸。噴絲孔管道內(nèi)高分子熔體分子的取向，在離開噴絲孔口的非常短的距離內(nèi)開始解取向，以后在軸向拉伸作用下分子又重新獲得取向。主鏈或側(cè)鏈型液晶高分子的顯著特點(diǎn)是在外力場作用下容易形成分子鏈取向。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)液晶高分子流體通過噴絲孔、?？诨蛄鞯?，即使在低剪切速率下獲得取向，不進(jìn)行后拉伸也能達(dá)到一般高分子經(jīng)拉伸后所達(dá)到的取向度。液晶高分子材料生產(chǎn)高強(qiáng)度高模量纖維的機(jī)制有待進(jìn)一步研究，就一般的熔融紡絲來說，影響原絲強(qiáng)度的因素主要有溫度、剪切速率和噴頭拉伸比。

　　紡絲溫度是影響液晶高分子力學(xué)性能的重要因素之一，必須設(shè)定在液晶溫度范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)溫度的改變也會(huì)影響成品的力學(xué)性能，關(guān)鍵在于應(yīng)保證液晶共聚酯的高熔點(diǎn)微粒充分熔融而又不使其喪失液晶性。

　　隨著成形過程中拉伸比和剪切速率的增加，將使液晶共聚酯熔體的線性膨脹系數(shù)減小，流道取向有所提升，從而導(dǎo)致力學(xué)性能上升。研究證明剪切速率太高時(shí)對(duì)力學(xué)性能改善不明顯，因?yàn)榇藭r(shí)液晶熔體本身已經(jīng)具有很高的取向度。

　　在熔紡過程中，速度通常為每分鐘數(shù)百米到上千米，噴頭拉伸比從幾到十幾。由于紡絲過程中，不需要脫溶劑，纖維強(qiáng)度幾乎不受纖度的影響，容易得到粗纖度的纖維。擠出拉伸比的增加將明顯提高液晶共聚酯的取向度，從而提高其力學(xué)性能。

　　纖維的熱處理受到氛圍、溫度、時(shí)間的影響。眾所周知，常規(guī)集合物的熱定形主要是以結(jié)晶、取向等超分子結(jié)構(gòu)變化為特征的物理過程，而熱增強(qiáng)過程卻是一個(gè)伴隨著物理變化的化學(xué)過程，其實(shí)質(zhì)是既有一定取向的熱致性液晶聚合物在連續(xù)惰性氛圍中的固相聚合。不斷通入氣體有利于及時(shí)除去各種副產(chǎn)物并推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行。所用氣體必須是惰性的或在真空中進(jìn)行，以減少各種副反應(yīng)。在不同的溫度下停留不同的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)如果在整個(gè)過程熱處理中單純采用惰性介質(zhì)，則所得纖維強(qiáng)度最大；如果整個(gè)過程中單純采用干熱空氣，纖維強(qiáng)度最低；如果在該過程中先用惰性介質(zhì)，后階段改用干燥空氣，則纖維強(qiáng)度介于二者之間。

　　最佳的熱處理溫度鷹接近但略低于熔點(diǎn)。由于受副產(chǎn)物擴(kuò)散控制，加熱時(shí)間常常會(huì)持續(xù)數(shù)小時(shí)，在應(yīng)力下纖維可能會(huì)發(fā)生斷裂或相互熔融，這都不利于提高強(qiáng)度，因此，纖維最好處于松弛狀態(tài)。取向?qū)τ谔岣邚?qiáng)度十分關(guān)鍵，剛性伸直鏈具有極好的尺寸穩(wěn)定性，在松弛狀態(tài)下的熱處理時(shí)，其取向結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生太大的變化。

　　在熱處理過程中，時(shí)間和溫度同樣非常關(guān)鍵，它們都存在一個(gè)最佳值。溫度應(yīng)盡可能高，但又不能使纖維黏結(jié)融化。時(shí)間盡可能長，但又不能使纖維發(fā)生熱降解。實(shí)際上，在熱處理的過程中，纖維的熔點(diǎn)和分解溫度在不斷提高，因此可以采用逐步提高溫度的方法來縮短熱處理時(shí)間，達(dá)到提高熱處理效率的目的。

　　液晶高分子材料生產(chǎn)高強(qiáng)度高模量纖維的機(jī)制還有待進(jìn)一步研究，隨著合成工藝及紡絲熱處理技術(shù)的改進(jìn)，纖維性能會(huì)進(jìn)一步提高，成本會(huì)逐漸降低，預(yù)計(jì)熱致性聚酯液晶纖維將在未來會(huì)占有日益重要的地位，很值得開發(fā)應(yīng)用。

　?。ㄍ鯓?覃俊 四川省紡織科學(xué)研究院）