[发明专利]液晶聚合物原位复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种液晶聚合物原位复合材料及其制备方法。

背景技术

为了获得综合性能优异的聚合物材料，已有的聚合物共混改性成为发展材料的卓有成效的途径之一，但是目前的聚合物共混改性存在着不同极性聚合物之间相容性差、结晶与非晶聚合物之间相分离等问题，而目前的聚合物助剂通常具有单一功能，提高某种性能的同时造成了其他性能的劣化

TLCP(热致液晶聚合物)是一类高性能液晶聚合物材料，在熔融状态时分子链呈现有序性排列。加工过程中，在剪切力或拉伸应变流的作用下，TLCP分子链沿着流场方向取向，尤其在高变形速率下，刚性分子会取向形成大长径比紧密排列的微纤，即形成高度取向的凝聚态结构。正是这种结构赋予了TLCP优良的综合性能：低的线膨胀系数、尺寸稳定性、良好的加工性能、阻燃性能、高热变形温度以及其在取向方向的高强度、高模量、高韧性等力学性能，但是在垂直于取向方向即横向上低于取向方向的性能，造成聚合物制品的各向异性因此在TLCP分子链中引入离子基团，这样既起到了界面增容作用，同时还具有液晶增强作用。

国外通过模具设计来改进材料的界面性能，或通过添加增强材料来提高材料的强度。本发明通过强调液晶聚合物的结构来改进材料的性能，从根本上弥补了加工过程中造成的材料缺陷。带有离子的液晶聚合物不仅能够作为结构材料使用而且能够起到聚合物功能助剂的作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种液晶聚合物原位复合材料，由于本发明的液晶聚合物具有较宽的液晶区间，使得其加工范围较宽，可以用于制备复合材料，通过液晶聚合物与树脂共混制得复合材料，提高了复合材料的各项性能，如：力学性能，阻燃性能和耐高温性能。

本发明的液晶聚合物原位复合材料，由带有离子基团的液晶聚合物和树脂复合而成，带有离子基团的液晶聚合物的质量为复合材料总质量的5‰～15％，余量为树脂；

所述带有离子基团的液晶聚合物是由二醇、二酚或二胺中的一种或几种，带有离子基团的单体与酰氯缩聚而成，所述带有离子基团的液晶聚合物是由R1、R2和R3，以(30～49)∶(1～20)∶50的摩尔比线形无规则排列的重均分子量为2000～30000的缩聚物，R1、R2和R3的摩尔比之和为100，R1为用式表示的结构单元和/或用式表示的结构单元，R2为用式表示的结构单元或用式表示的结构单元，R3为用式表示的结构单元，R为芳烃或烷烃；

所述的树脂为选自PP、PA1010、PBT、PC、PE和ABS-38中的两种。

其中：

两种树脂重量比为：PBT/PC＝2/3～3/2，PBT/ABS-38＝3/2～4/1，PBT/PA1010＝3/2～7/3，PBT/PP＝9/1～97/3。

制备带有离子基团的液晶聚合物所需的带有离子基团的单体为如下结构式中的一种：

制备带有离子基团的液晶聚合物所需的二酚为如下结构式的一种或几种：

其中，a＝1～2。

制备带有离子基团的液晶聚合物所需的二醇为如下结构式：

其中，b＝2～12。

制备带有离子基团的液晶聚合物所需的二胺为如下结构式中的一种或几种：

其中c＝1～3；d＝2～12。

制备带有离子基团的液晶聚合物所需的酰氯为：

和/或其中，n＝1～3；m＝2～12。

还可以通过加入增强材料和/或填充剂；增强材料为碳纤维或玻璃纤维，加入质量为所述的液晶聚合物原位复合材料质量的5％～30％，填充剂为无机物晶须、蒙脱土、碳纳米管或石墨烯中的至少一种，加入质量为所述的液晶聚合物原位复合材料质量的1％～10％。

本发明的液晶聚合物原位复合材料制备方法为，具体步骤包括：

步骤一：制备带有离子基团的液晶聚合物

(1)、按摩尔比称量1～20％的带有离子基团的单体、50％的酰氯，余量为由二醇、二酚或二胺中的一种或几种，待用；

(2)、将二醇、二酚或二胺中的一种或几种，带有离子基团的单体溶解于溶剂中，溶剂是DMF、THF、乙腈、乙酸乙酯或DMSO中的一种，得到混合液I；

(3)、将缚酸剂加入到所述混合液I中，得到混合液II；

(4)、将酰氯溶解于与步骤(2)所用相同的溶剂中，然后缓慢地滴加到所述混合液II中后，搅拌均匀，缓慢升温至60～120℃，反应12～36h，得到混合液III；