Abstract
本研究選擇液晶聚合物poly-p-benxamide (PBA)與poly(benzidinetere- phthalamide) (PBTA)為分子複合材料的硬桿成份，而柔曲性成份則選擇數種有機可溶之聚亞醯胺，分別以Yamazaki之直接聚縮合法與低溫溶液聚合法將兩者共聚合成PA/PI團聯共聚合物，藉聚醯胺堅硬之液晶原結構補強無晶形聚亞醯胺，製成分子複合材料。根據我們的合成方法，可以將全芳香族聚醯胺與聚亞醯胺共聚合形成團聯共聚合物。由溶液之總體黏度與濃度的關係圖可得到含PBA之共聚合物的臨界濃度為6.0% (溶劑為NMP-4%LiCl)，而含PBTA者約為10% (溶劑為 NMP-3%LiCl)。由於有聚亞醯胺當基材，所有的團聯共聚合物均有極佳的熱安定性。對於我們所合成的分子複合材料之加工，本研究建立一套實驗室規模的濕式抽絲設備，研究纖維的機械性質與表面形態。聚醯胺纖維的抗張強度與模數受模具之L/D值與捲取之延伸比所影響，強度最高可達500MPa，模數則有20GPa。共聚合物纖維的強度遠大於聚亞醯胺纖維，介於兩種均聚合物(PBTA與PI)之間，以偏光顯微鏡觀察共聚合物纖維並無液晶相產生，顯示在臨界濃度以下抽絲，硬桿分子尚未聚集成液晶區，有較好的分散性。除了經由分子結構設計改善團聯共聚合物的溶解性之外，對於分子複合材料最常出現的相分離問題，本研究提出以半互穿網目(semi-interpe- netrating polymernetwork)的技術予以克服，含反應性尾罩基之硬桿狀醯胺寡聚合物(oligomer)與柔曲性聚亞醯胺混合後在DMF溶液中成膜，再加高溫使尾罩基交聯形成semi-IPN，三度空間的網狀結構使硬桿分子不易聚集，並且提供相當好的補強效果。經由TSC研究發現semi-IPN均只有單一的Tg，並且都位於兩種純質之間，可證明這些semi-IPN均無相分離的現象，此外，由SEM亦觀察不到明顯的相分離，故由此技術所製成的分子複合材料有極佳的分散性，由機械強度分析證明硬桿成份在此系統中確有補強的效果。