何嘉松，陈鹏，丁艳芬，郑学晶，张军
中国科学院化学研究所，高分子科学与材料联合实验室，
工程塑料重点实验室，北京, 100080
为了扩大高分子材料的应用，通常都要用纤维增强或填料填充来降低成本、提高性能。但是，高填充往往增大了材料的熔融黏度，降低了材料的流动性。移动电话和手提电脑的飞速发展和小型化、轻量化，要求树脂熔体具有很好的流动性、精密成型性、耐热性和尺寸稳定性。根据原位复合原理[1]提出的一种原位混杂增强技术，能够同时兼顾增强或填充塑料的熔体流动性和力学性能[2]。
原位混杂复合材料在微结构上有多尺度的增强剂，有起主要增强作用的纤维及能够阻断微裂纹的微纤，表现出复合材料力学上的优势。更重要的在于，其熔融加工时所表现出的流变混杂效应。流变混杂效应是指，一个三元聚合物共混物由于受到共混物中贫相聚合物的影响，其熔体黏度随着填料加入量的增加而降低的流变学现象[3]。
以熔体黏度高的高性能树脂，如聚醚砜（PES）和聚醚醚酮（PEEK）为基体树脂，用短切碳纤维作为增强剂，加以少量的热致液晶聚合物（LCP），通过常规的熔融共混制备得到的原位混杂复合材料的加工流动性和力学性能同时得到了提高[4]。
最近，对于以黏度较低的聚酰胺6（PA6）为基体的PA6/玻璃纤维（GF）/LCP、PA6/玻璃微珠（GB）/LCP（图1），和以黏度较高的聚碳酸酯（PC）为基体的PC/GF/LCP、PC/GB/LCP（图2），均发现了上述的流变混杂效应[3]。这些三元混杂体系的熔体黏度均比纯树脂和填充体系的低，甚至低于任一纯树脂或任一二元共混物的黏度[5]。
[1] Kiss G.. In situ composites: blends of isotropic polymers and thermotropic liquid crystalline polymers. Polym. Eng. Sci., 1986, 27(6): 410.
[2] He J., Zhang H., Wang Y.. In-situ hybrid composites containing reinforcements at two orders of magnitude. Polymer, 1997, 38(16): 4279；He J., Wang Y., Zhang H.. In situ hybrid composites of thermoplastic poly(ether ether ketone), poly(ether sulfone) and polycarbonate. Compos. Sci. Technol., 2000, 60: 1919~1930.
[3] Zheng X., Zhang B., Zhang J., et al. Flow properties and morphology of PC/LCP blends affected by the addition of glass fiber and resulted mutual influences. Int. Polym. Proc., 2003, 18(1): 3; Zheng X., Zhang J., He J.. Mutual influence of the morphology and capillary rheological properties in nylon/glass-fiber/liquid-crystalline-polymer blends. J. Polym. Sci. Pt. B-Polym. Phys., 2004, 42(9): 1619; Ding Y., He J., Zhang J. et al. Rheological hybrid effect in nylon 6/liquid crystalline polymer blends caused by added glass beads. Revised
[4] 何嘉松, 王育立. 一种含玻璃纤维和热致液晶聚合物微纤的混杂复合材料. 中国发明专利, 97100522.2. 1997; 何嘉松, 张洪志. 一种含碳纤维和液晶聚合物的复合材料. 中国发明专利, 96104860.3. 1996; 何嘉松, 王育立. 一种用热致液晶聚合物改性的聚醚醚酮复合材料. 中国发明专利, 97111710.1. 1997.
[5] 何嘉松, 郑学晶. 一种含短纤维和热致液晶聚合物的复合材料. 中国发明专利申请, 02143127.2. 2002; 何嘉松, 丁艳芬, 陈鹏. 含颗粒填料和热致液晶聚合物的复合材料及制法和应用. 中国发明专利申请, 03126409.3. 2003; 何嘉松, 陈鹏, 丁艳芬. 一种含颗粒填料和热致液晶聚合物的聚碳酸酯复合材料及制备方法和用途. 中国发明专利申请, 200410043276.4. 2004.
致谢：国家自然科学基金资助重点项目(50233010)。
2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集
