[发明专利]新型液晶聚合物

说明书

发明领域

本发明涉及液晶聚合物及其生产方法。本发明还涉及液晶聚合物和热塑性塑料的共混物。

相关领域描述

所有的液晶(LC)聚合物相均具有采取或多或少平行排列的链段或刚性体(mesogen)。LC主链型聚合物主要由对位取代的芳族结构段(building blocks)组成，这些芳族结构段有利于与适合的键(如酯、酰胺、偶氮或乙烯基)结合而形成线型构象。因此，所有已知的各种热致主链型LCP含有通过扭结、共混等方法得到的仅具有少量衍生自“刚性棒”的结构的直链和刚性链，其中所述加工方法对于熔融加工是必须的。

LC聚合物的直链链段(也称为“刚性体”)容易彼此靠近(find)并形成“中间相”，这是所有LCP的特征。在中间相中，刚性体均按相同的方向取向，所述方向即是熔体流动的方向。因此分子链彼此之间平行排列并基本上没有相互混合或形成缠结。这意味着流动方向和横向各自的性质有着极大的不同。这种现象称之为“各向异性”，其为LCP和LCP共混物的最大缺点之一。由此，例如LCP在流动方向上的拉伸强度非常好，但在横向上则相当差。由于缺乏缠结，也几乎不具有熔体弹性和熔体强度。结果，伸直的熔体不能很快恢复其初始形状。这对熔体流动有非常不利的影响，也使得薄膜几乎不能得到均匀厚度的剖面，并且在吹胀薄膜挤塑中气泡非常不稳定。当LCP与常规的各向同性聚合物共挤出时，所述不均匀厚度剖面的问题更为严重。另外，由于缺乏必须的熔体强度，基本不能向LCP和LCP共混物施加许多其他的熔融加工技术，如吹塑、热成型等。

本领域已知各向异性的程度可通过添加填料和/或各向同性聚合物(LCP-共混物)来稍微地减轻，但所得的结果并不令人满意。制备各向同性的LCP产物的技术方案包括使用旋转模、锥形挤出机和各种其他机械设备，这些设备生产的产物在不同深度具有不同的LCP-链取向。按这种方式可得到各向同性的固态性质，但仍不具有熔体弹性和熔体强度。

认为在液晶聚合物中，在邻位和间位均具有官能基的单体是间隔单元，它们使LC相产生严重的不稳定。本领域已知儿茶酚和二羧酸可形成低聚物[Kricheldorf，H.R.等，Macromolecules 26(1993)5161-5168]。这些已知的低聚酯酰亚胺的分子量由于未知的原因而较低(DP＜2000Da)。根据液晶低聚物所得的结果可知，对于具有工业上有用的分子量的聚合物不会得出不同的结论。

含有邻位或间位取代的化合物的工业用聚合物也是本领域已知的。

由此，EP 0 380 286(Nippon oil)公开了在全芳族聚酯型LCP中使用二价芳族邻位化合物(以间位化合物作为对比)以降低熔点而没有损害机械性能。此处的邻位化合物(儿茶酚、邻苯二甲酸、水杨酸等)破坏LCP链的线性，这样将它们的熔点降低至低于它们的降解温度，使得可以进行熔融加工。但是在EP 0 380 286中，邻位化合物对熔点的影响非常小。所得的最低熔点(实施例2)高达341℃，使得这些LCP总的来说不适合于任何挤出应用。

EP 0 265 240(Polyplastics)建议使用两种或多种萘基单体以改进LCP的机械性能。通过这样做使得特别是在注塑中的挠曲强度和线膨胀系数在纵向和横向上更平衡。

WO 97/34964(Hoechst Celanese)指出使用间苯二甲酸以有利于含有氢醌作为单体的聚酯酰胺型LCP的缩聚。

US 5,454,910(Korea Institute of Science and Technology)公开了用于生产具有某些特征的LCP纤维的方法。该专利中使用了间羟基苯甲酸。

JP 07292362(Sumitomo Chemical)包含了LCP和间同立构聚苯乙烯的共混物。

JP 07233249(Nippon Oil)包含了用于具有可控双折射光学设备的LCP。

总而言之，上述公开中没有指出或建议提供(改进)LCP的熔体强度，使得可以进行聚合物的挤出的技术方案。熔体强度的性质为所有挤出工艺的关键，而在与各向同性聚合物的共挤出和共混中更是如此。

发明概述

本发明的一个目的是提供新型改性液晶聚合物，所述液晶聚合物对工业应用而言具有足够的分子量和链两端之间的长度并具有改进的可加工性、尤其是用于通过挤出加工的可加工性。

本发明还有一个目的是提供改性的液晶聚合物，所述液晶聚合物具有熔体弹性、熔体强度和各向同性的改进性质的新结合，使得可以与其他聚合物，特别是热塑性聚合物共挤出和共混。