Properties of Liquid Crystalline Polyester/Poly(ethylene 2,6-naphthalate) Blend Fibers

액정 폴리에스테르/PEN 블렌드 섬유의 성질

A thermotropic liquid crystalline polymer(TLCP) which has flexible butylene/hexylene spacers in the main chain and a triad aromatic ester type mesogenic unit containing a naphthyl group was prepared by solution polycondensation. The in-situ composites based on poly(ethylene 2,6-naphthalate) (PEN) and a thermotropic liquid crystalline polymer(TLCP) were prepared and melt spun at different TLCP contents and different draw ratios to produce monofilaments. Blends of the TLCP with PEN were investigated in terms of thermal, mechanical properties and morphology. The TLCP synthesized showed nematic mesophasic behavior and its transition temperature to isotropic melt from mesophase was 249℃. The blends showed well dispersed TLCP phases in the PEN matrix without macroscopic phase separation. Inclusion of TLCP in the blends decreased the cold crystallization temperature of PEN in the blend, therefore, the TLCP acts as a nucleating agent in the blend and showed good interfacial adhesion between the dispersed LCP phases and PEN matrix with domain sizes 40~50 nm in diameter and well developed fibrillation in the monofilaments. The TLCP acted effectively as a reinforcing material in the PEN matrix at the 10wt% level, it led to an increase of initial modulus up to 270% and tensile strength by 235%, while the elongation rate increasing with higher draw ratios.

주사슬에 나프탈렌고리와 테트라메틸렌 및 헥사메틸렌 유연격자를 가지면서 트라이어드메소겐을 갖는 새로운 열방성 방향족 액정 폴리에스테르(TLCP)를 용액중합법에 의하여 합성하였다. TLCP의 함량을 달리하는 TLCP/PEN in situ 복합재료를 용융방사하여 연신비가 각각 다른 단섬유를 제조하고 그들의 열적, 기계적 특성 및 모폴로지를 조사하였다. 합성된 TLCP는 네마틱 액정중합체였으며 고체상에서 액정상으로의 전이 온도는 249 ℃였다. 블렌드내의 TLCP 도메인들은 매트릭스 고분자인 PEN에 잘 분산 되었으며 어떠한 거대 상 분리 현상도 보여 주지 않았다. TLCP 함량의 증가에 따른 블렌드내 PEN의 cold crystallization 온도가 낮아진 것으로 보아서 TLCP가 PEN에 대한 조핵제 역할을 하였음을 알 수 있었다. 블렌드 섬유내의 TLCP의 도메인 크기는 대략 40 ~ 50 nm정도의 미세한 크기였으며 매트릭스와의 사이에 좋은 계면 접착력을 보였다. 또한 cold 및 hot-drawing 과정을 거친 낮은 draw ratio(DR)에서는 거의 fibril이 형성되지 않았지만, 높은 DR에서는 잘 발달된 fibril들을 보여 주었다. TLCP의 강화효과로 인하여 10 wt% TLCP/ PEN 블렌드 섬유의 초기 모듈러스는 270 %, 인장강도는 235 %의 증가를 보여주었다. 반면에 신장률은 DR의 증가와 함께 감소 하였다.