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高性能热固性液晶聚芳酯材料基础科学、有机高分子材料。

关键词： 液晶聚芳酯、5G通信、高性能纤维、全芳香族聚合物

应用领域

航天航空、5G电子通讯

成果简介

本成果第一完成人工作主要围绕高性能全芳香族聚合物。全芳香族聚合物具有优异的热学、力学、耐腐蚀等性能，因此在航空航天、电子通讯等高精尖领域应用广泛。随着科技迅猛发展，兼具优良加工性与高性能的全芳香族聚合物备受关注，但这两方面的矛盾始终难以调和。因此深入研究全芳香族聚合物结构与性能的关系这一科学问题，研制新型高性能全芳香族聚合物是突破该领域瓶颈的关键。针对上述关键科学问题，本团队通过设计合成具有低熔点和熔体粘度的新型热固性液晶聚芳酯，采用主体液晶聚芳酯取向与客体碳纳米材料协同宏观组装的策略，研制兼具优良加工性和高强度高模量耐高温新型高性能纤维。

本团队设计合成的新型热固性液晶聚芳酯，其分子量可控，比现有热塑性液晶聚芳酯具有更低的液晶相转变温度、熔体粘度和更优异的加工性能。通常，热固性树脂是在足以引起主链交联的高温下进行的。然而，主链交联通常使固化后的产物变脆。但在本成果中，主体液晶聚芳酯取向与客体碳纳米材料被熔融加工并纺成纤维，同时新型活性端基之间的反应可以在低于引起液晶聚合物主链明显交联的温度下进行。由于体系中形成了交联网络结构，液晶纤维的玻璃化转变温度得到了显著提高，从而拓展了液晶纤维的应用范围。

本成果所涉及的液晶低聚物本身不含任何溶剂，其固化过程中也无任何小分子生成，在本体熔融纺丝过程中无需脱溶剂，免除了现有纺丝工艺的洗涤、干燥等步骤，使得纤维制备过程更简便、高效、环保。

上述新型高性能液晶聚芳酯纤维高分子链呈伸直的刚性链，形成高度有序的微纤结构，且分子间存在较强的相互作用，从而赋予了纤维很高的强度；新型活性端基热固化反应后所形成的网络结构具有优异的阻燃性能、良好的耐腐蚀性能；不同与现有的聚酰亚胺、聚酰胺等高性能纤维，液晶聚芳酯纤维具有优异的耐紫外能力和极低的吸湿性，从而使该纤维更适宜于恶劣环境，具有服役于高性能复合材料增强体、海洋用绳缆、光缆补强件等领域的巨大潜力。

本团队研制出的一系列兼具优良加工性和高强度高模量高玻璃化转变温度(>250°C)热固性液晶聚芳酯，可以为未来新一代航空航天、国防军工和尖端科学提供有先导和保障作用的高性能材料。在电子电器领域，可应用于高密度连接器、线圈架、线轴、基片载体、电容器外壳等，尤其是在5G通信行业，目前液晶聚芳酯薄膜材料在国内外有着非常旺盛的需求端；在汽车工业领域，可用于汽车燃烧系统元件、燃烧泵、隔热部件、精密元件、电子元件等；在航空航天领域，可用于雷达天线屏蔽罩、耐高温耐辐射壳体等领域。

经济效益与社会效益

研制出一系列兼具优良加工性和高强度高模量高玻璃化转变温度(>250°C)热固性液晶聚芳酯，可以为未来新一代航空航天、国防军工和尖端科学提供有先导和保障作用的高性能材料。在电子电器领域，可应用于高密度连接器、线圈架、线轴、基片载体、电容器外壳等，尤其是在5G通信行业，目前液晶聚芳酯薄膜材料在国内外非常旺盛的需求端；在汽车工业领域，可用于汽车燃烧系统元件、燃烧泵、隔热部件、精密元件、电子元件等；在航空航天领域，可用于雷达天线屏蔽罩、耐高温耐辐射壳体等领域。