CN101007950B - 全芳族液晶聚酯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有良好性能的液晶聚酯，它通过将由式(I)、(II)、(III)和(IV)表示的重复单元组成的预聚物在基本上是固态的条件下进行热处理而得到。

Description

全芳族液晶聚酯及其制备方法
技术领域
本申请涉及全芳族液晶聚酯及其制备方法。特别地，本发明涉及显示出高的热稳定性、优异的可模塑性和流动性以及优异的机械性能的液晶聚酯。
背景技术
热致性液晶聚酯(以下它们被称作“液晶聚酯”或者“LCP”)具有包括耐热性、机械性能如刚性、化学稳定性和尺寸精度等的良好性能，不仅可被用于模制品，而且可被用于许多产品比如纤维和薄膜。特别地，个人电脑和移动电话使用高集成器件，并且该领域希望对它们使用小尺寸的、较薄的和较小的元件。在信息和电信领域，非常薄的元件，如薄至0.5毫米或更小的厚度，有时是必需的。与其它的热塑性树脂相比，基于LCP的优异模塑性能，包括良好的流动性和较小的闪蒸展开性，LCP的消耗一直在上升。
最近，LCP被用于多种用途，其中树脂在高温下被加工例如焊接和红外回流焊接。然而，通过一种聚合方法例如淤浆聚合或熔融酸解生产的LCP并不能显示出足够的耐热性。
为了获得耐热性优异的LCP，已经提议使用固相聚合步骤的方法。例如，美国专利6,582,625、日本公开特许公报2000-248056和日本和公开特许公报平11-246654(在此引入所述参考文献作为参考)公开了生产LCP的方法，该方法包括下述步骤：制备粉末或球状低聚合度的预聚物，并在固相加热该预聚物以获得高聚合度的聚合物。一般地，这样获得的LCP除了具有高的耐热性之外，还具有高的熔点，因而需要在相对较高的温度下进行加工。
已审查的日本专利公开H03-55489公开了通过共聚4-羟基苯甲酸、2，6-萘二甲酸和对苯二酚以及少量的6-羟基-2-萘甲酸获得的LCP。根据该专利，如此获得的LCP将显示出良好的机械性能以及热性能，并能提供良好的可模塑性。
然而，已审查的日本专利公开H03-55489中公开的是通过单体的熔融聚合得到的LCP，而且它没有提到在基本上是固态的条件下对LCP进行热处理。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种全芳族液晶聚酯，它显示出高的耐热性，并且可以在相对较低的温度下进行加工。本发明的另一个目的是提供生产所述液晶聚酯的方法，并提供包括所述LCP的液晶聚酯组合物。
在本发明的第一个方面，液晶聚酯，它具有290-340℃的载荷挠曲温度(DTUL)；DTUL和通过差示扫描量热法测定的液晶聚酯的晶体熔融温度之间的差等于或小于40℃；并且它可通过将由式(I)、(II)、(III)和(IV)的重复单元组成的预聚物在基本上是固态的条件下进行热处理而得到：
Figure G06108977320060316D000021
其中p、q、r和s代表预聚物中重复单元的相对摩尔比例(摩尔％)，并满足下式：
60≤p+q≤78
0.05≤q≤3
11≤r≤20以及
11≤s≤20。
在本发明的另一个方面，提供包括上述LCP的液晶聚酯组合物。
在本发明的另一个方面，提供制备液晶聚酯的方法，该方法包括下述步骤：
缩聚能提供式(I)、(II)、(III)和(IV)的重复单元的单体得到由式(I)、(II)、(III)和(IV)的重复单元组成的预聚物的小球：
Figure G06108977320060316D000031
其中p、q、r和s代表预聚物中重复单元的相对摩尔比例(摩尔％)，并满足下式：
60≤p+q≤78
0.05≤q≤3
11≤r≤20以及
11≤s≤20；并且
在基本上是固态的条件下在250-335℃对小球进行热处理。
附图说明
图1是用来评估模塑流动性的口琴形模具的示意图。该模具长150毫米，宽15毫米，深10毫米。它有54个格子和5毫米×0.5毫米的侧门。
具体实施方式
在本申请的说明书和权利要求书中，术语“固相聚合”代表在基本上是固态的条件下对预聚物进行加热处理。
在本申请的说明书和权利要求书中，液晶聚酯或LCP显示出各向异性熔融相，并被本领域技术人员称为热致性液晶聚酯。使用正交的光起偏器利用常规的偏振光体系可以确认各向异性熔融相。更具体地，通过在氮气氛下观察样品在加热阶段的表现就可以确认。
本发明的LCP由芳族氧羰基、芳族二氧基和芳族二羰基重复单元组成。
本发明的液晶聚酯包括式(I)的4-氧苯甲酰重复单元和式(II)的6-氧-2-萘甲酰重复单元作为芳族氧羰基重复单元：
Figure G06108977320060316D000041
其中p和q分别代表LCP中重复单元(I)和(II)的摩尔比例(摩尔％)。
根据本发明，以LCP中全部重复单元为基础，重复单元(I)和(II)的总量的摩尔比例是60-78摩尔％，优选是65-75摩尔％。
在以上内容中，以LCP中全部重复单元为基础，重复单元(II)的摩尔比例是0.05-3摩尔％，优选是0.1-2摩尔％。
根据本发明，通过向主要芳族氧羰基重复单元(I)中加入少量的重复单元(II)，下面将要描述的通过熔融酸解的方法制备预聚物的步骤将会容易进行。
当重复单元(II)的比例小于0.05摩尔％时，反应容器中的预聚物在制备过程中容易结块或凝固。当重复单元(II)的量大于3摩尔％时，所得到的LCP的耐热性将会降低。
此外，当重复单元(I)和(II)总量的比例大于78摩尔％时，反应容器中的预聚物在制备预聚物过程中也容易结块或凝固。
能提供式(I)重复单元的单体的例子是4-羟基苯甲酸和成酯衍生物，比如酰基衍生物、酯衍生物和它们的酰基卤。
能提供式(II)重复单元的单体的例子包括6-羟基-2-萘甲酸和成酯衍生物，比如酰基、酯和它们的酰基卤衍生物。
本发明的液晶聚酯还包含式(III)的芳族二氧重复单元：
Figure G06108977320060316D000042
其中r代表该单元占LCP中总的重复单元的摩尔比例(摩尔％)。
以LCP中全部重复单元为基础，芳族二氧基重复单元(III)的摩尔比例是11-20摩尔％，优选是12.5-17.5摩尔％。
能提供式(III)重复单元的单体的例子包括氢醌及其成酯衍生物，比如酰化的氢醌。
本发明的LCP还包含式(IV)的芳族二羰基重复单元：
Figure G06108977320060316D000051
其中s代表该单元占LCP中总的重复单元的摩尔比例(摩尔％)。
以LCP中全部重复单元为基础，芳族二羰基重复单元(IV)的摩尔比例是11-20摩尔％，优选是12.5-17.5摩尔％。
能提供重复单元(IV)的单体的例子包括2，6-萘二甲酸、其酯和成酯衍生物，比如酰卤衍生物。
在优选的实施方案中，芳族二羰基重复单元(II)和(IV)的总摩尔量与芳族二氧基重复单元(III)的摩尔量基本上是相等的。
根据本发明，可以通过缩聚能提供式(I)-(VI)重复单元的单体得到预聚物，并将该预聚物进行热处理，从而制备LCP。热处理优选通过在250-335℃对预聚物进行加热而进行。
本发明的另一个方面，可以通过缩聚能提供式(I)-(IV)重复单元的单体得到预聚物的小球，并在基本上是固态的条件下于250-335℃对小球进行热处理，从而制备LCP。
在本发明中，p、q、r和s分别代表重复单元(I)-(IV)的摩尔比例，并满足下式：
60≤p+q≤78
0.05≤q≤3
11≤r≤20
11≤s≤20。
根据本发明的方法，通过缩聚能提供式(I)-(IV)重复单元的单体得到预聚物，并在基本上是固态的条件下在250-335℃对小球进行热处理，从而得到LCP。可以通过任何用于制备聚酯的常规方法如熔融酸解和淤浆聚合进行缩聚步骤。
优选使用熔融酸解方法来制备本发明的预聚物。在这个方法中，加热单体以得到熔融的溶液，然后该溶液进行反应从而得到熔融的聚合物。该方法的最后一个步骤可以在真空下进行以易于除去挥发性的副产物如乙酸或水。
在淤浆聚合方法中，单体在存在热交换流体的条件下进行反应，从而得到在热交换液体介质中悬浮液形式的固态聚酯树脂。
在熔融酸解或淤浆聚合方法的任何一个方法中，可以采用改性形式即低级酰基酯形式提供聚合单体，它可以通过酯化羟基而获得。低级酰基可优选具有2-5，更优选2或3个碳原子。最优选上述单体的乙酰基酯用于本反应。
单体的低级酰基酯可以是那些通过独立地酰化单体预先制备的单体，或可以是那些在制备预聚物的过程中通过向单体中加入酰化剂如乙酸酐从而在反应体系中产生的单体。
在熔融酸解方法或淤浆聚合方法的任何一个方法中，如果需要，该反应可以使用催化剂。
催化剂的例子包括有机锡化合物如氧化二烷基锡(例如氧化二丁锡)和氧化二芳基锡；有机钛化合物如二氧化钛、三氧化锑、烷氧基硅酸钛和烷氧化钛；羧酸的碱或碱土金属盐如乙酸钾；以及气态的酸催化剂如路易斯酸(例如BF3)和卤化氢(例如盐酸)。
在本发明中，术语“预聚物”是指通过上述的缩聚反应得到的低聚合度的并且将要进行固相聚合或热处理的聚合物。
预聚物的聚合中最高的反应温度以下简称为Tmax。
预聚物的晶体熔融温度(Tm)可以为Tmax-40℃至Tmax+10℃，优选为Tmax-30℃到Tmax+5℃，以利于从聚合容器中抽出预聚物时的良好操作性，缩短的固相聚合时间，以及所得LCP良好的耐热性。
进一步地，预聚物的Tmax优选是310-360℃，特别是320-355℃以利于缩短固相聚合时间，并获得具有良好热稳定性的预聚物。
在本申请的说明书和权利要求书中，通过下面的方法测定Tm的值。
<测定晶体熔融温度的方法>
使用差示扫描量热计(DSC)Exstar 6000(Seiko Instruments Inc.，Chiba，日本)或者相同类型的DSC装置。以20℃/分钟的速率从室温开始加热待检测的预聚物或LCP样品并记录吸热峰(Tm1)。其后，样品在比Tm1高20-50℃的温度下保持10分钟。然后以20℃/分钟的速率将样品冷却至室温，并再次以20℃/分钟的速率加热。将在最后一步发现的吸热峰记录为预聚物或LCP样品的晶体熔融温度(Tm)。
根据本发明，在比Tm高20℃的温度下测定的预聚物的熔体粘度优选是5-40Pa.s。在本申请的说明书和权利要求书中，通过下面的方法测定熔体粘度。
<测定熔融粘度的方法>
用熔体粘度测量装置测量样品的熔体粘度(capillograph 1A，Toyo SeikiSeisaku-sho Ltd，东京，日本)，该装置的毛细管为0.7毫米φ×10毫米。对于预聚物在Tm+20℃的温度下，或对于LCP在Tm+30℃的温度下并以1000秒-1的剪切速率进行测量，LCP是通过将预聚物进行热处理得到的。
预聚物以熔融状态从缩聚反应容器中被抽出，并被加工成小球、薄片或粉末的形式。其后，对预聚物进行固相聚合或热处理。预聚物的形式优选是小球，这是由于在固相聚合时其良好的操作性。小球的结构没有限制，优选是柱状结构。在固相聚合的反应容器中柱状小球可以显示出良好的流动性和分散性。通过使用这种柱状小球，可以降低颜色和机械性能的不均匀性。
柱状结构的小球其横截面的形状没有限制，并且优选是圆形、椭圆形或正方形的，更优选是圆形或椭圆形的。在本发明中，术语“椭圆形”不仅代表几何学的椭圆形，而且代表卵形，它在其圆周上有大致的直线部分并呈现出几乎是椭圆形的形状。
优选，柱状小球的圆形或椭圆形横截面的横截面直径(当横截面是椭圆形时，为横截面的主轴；而当横截面是不定形式时，为其外接圆的直径)为2.5-4.0毫米，并且小球的长度为2.5-5.0毫米。
对小球、薄片或粉末状预聚物进行固相聚合的操作没有限制。可以通过使用一种设备如多级烤箱、旋转炉、斗型反应容器、垂直的反应容器和搅拌器垂直反应容器在250-335℃加热预聚物进行固相聚合。
固相聚合优选在惰性气氛例如氮、氦和氩气气氛或者在减压下进行。在这样的条件下，所得到的LCP将呈现出良好的色泽。固相聚合时的真空度可取决于所使用的装置。优选高的真空度，以便固相聚合所需要的时间变短。
固相聚合的时间没有特别的限制，通常可以是3-20小时。
根据ASTM D 648测定的在固相聚合之后获得的本发明LCP的载荷挠曲温度(DTUL)是290-340℃，优选是290-330℃。也就是说，本发明的LCP具有优异的耐热性。
本发明的LCP的DTUL为290-340℃，LCP的Tm与DTUL的差(Tm-DTUL)小于40℃。更优选，LCP的晶体熔融温度(Tm)为320-345℃。在测定Tm和DTUL的差时，DTUL是在LCP不包括填料和/或增强材料的情况下测定的值。
在本申请的说明书和权利要求书中，通过下面的方法测定载荷挠曲温度(DTUL)的值。
<测定挠曲温度的方法>
使用注射模塑机(UH 1000-110，Nissei Plastic Industrial Co.，Ltd.)模压出长127毫米，宽3.2毫米，厚12.7毫米的试验条。根据ASTM D 648在1.82MPa的负荷以及2℃/分钟的加热速率下使用试验条测量挠曲温度。
而且，通过毛细管流变仪测定的本发明LCP的熔体粘度优选为10-80Pa.s，特别是20-60Pa.s。也就是说，本发明的LCP同时显示出优异的耐热性和良好的可模塑性。根据上述描述的方法测量熔体粘度。
根据本发明，还提供包括本发明的LCP以及一种或多种纤维性的、薄层状的或微粒的填料和/或增强材料的LCP组合物。
纤维性的填料和/或增强材料的例子可以包括玻璃纤维、二氧化硅-氧化铝纤维、氧化铝纤维、碳纤维和芳族聚酰胺纤维。在它们之中，优选是玻璃纤维，这是由于它在物理性能和成本之间有良好的平衡。
薄层状的或微粒状的填料和/或增强材料的例子包括滑石、云母、石墨、硅灰石、碳酸钙、白云石、粘土、玻璃薄片、玻璃珠、硫酸钡和二氧化钛。
相对于每100重量份LCP，加入到本发明的LCP组合物中的填料和/或增强材料的量为0.1-200重量份，优选10-100重量份。如果填料和/或增强材料的量大于200重量份，则所得的组合物的可模塑性会降低或者机筒或模压装置的模具的损耗会增加。
本发明的包括填料和/或增强材料的LCP组合物显示出高的热稳定性，并且通过ASTM D 648测定的DTUL为290-340℃，优选为290-330℃。
根据本发明的LCP组合物还可与一种或多种添加剂混合，如果需要，它们通常在树脂组合物中被混合。例如，润模剂如高级脂肪酸、高级脂族酯、高级脂族酰胺、高级脂肪酸的金属盐(这里所用的术语“高级脂族”是指那些具有C10-C25的脂族部分)、聚硅氧烷和氟烃树脂；着色剂如染料和颜料；抗氧化剂；热稳定剂；紫外线吸收剂；抗静电剂；以及表面活性剂等可以被混合。
加入到本发明的LCP组合物中的添加剂的量没有限制，相对于每100重量份LCP/LCP组合物，其量可以是0.05-1重量份，优选是0.1-0.5重量份。
在将LCP或LCP组合物的小球进行模塑加工之前，可以向小球中加入润模剂如高级脂肪酸、高级脂族酯、高级脂肪酸的金属盐或碳氟化合物型的表面活化剂，以便试剂粘附在小球的外表面。
本发明的LCP组合物可包含一种或多种附加的树脂组分，只要附加的组分不损害本发明的目的。另外的树脂组分的例子包括热塑性树脂如聚酰胺、聚酯、聚苯硫醚、聚醚酮、聚碳酸酯、聚苯醚和它们的改性衍生物、聚砜、聚醚砜和聚醚酰亚胺以及热固性树脂如酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂。附加的树脂组分的量没有限制并且可视想要的性能而决定。一般地，相对于每100重量份LCP，被加入到LCP组合物中的附加树脂的量为1-200重量份，优选10-100重量份。
可以通过向LCP中加入填料、增强材料、添加剂和其它的树脂组分，并使用捏合机如班伯里混炼机、捏合机、单螺杆压出机、双螺杆挤出机等等在接近Tm到Tm+30℃的温度下熔融捏合混合物，从而得到本发明的LCP组合物。
可以使用常规方法如注塑、压塑、挤塑和吹塑来模塑本发明的LCP或LCP组合物。本发明的LCP组合物显示出优异的耐热性和足够的可模塑性。因此，从LCP/LCP组合物得到的模制品特别适合用作电气和电子器件、机器和汽车的零件。
实施例
根据下面的实施例进一步描述本发明。在实施例中，通过下面的方法评价DTUL、抗弯强度和模塑流动性。
(1)载荷挠曲温度(DTUL)
使用注射模塑机(UH 1000-110，Nissei Plastic Industrial Co.，Ltd.)模塑出长127毫米，宽3.2毫米，厚12.7毫米的试验条。根据ASTM D 648在1.82MPa的负荷以及2℃/分钟的加热速率下使用试验条测量挠曲温度。
(2)抗弯强度
使用与测定DTUL所用的相同试验条进行测定。根据ASTM D790测量抗弯强度。
(3)模塑流动性
使用图1所示的口琴形模具和注射模塑机(Uh1000-110，Nissei PlasticIndustrial Co.，Ltd.)。在预先确定的汽缸温度下，在模头温度为70℃，注射压力为157MPa和注入速度为200毫米/秒的条件下，将LCP或LCP组合物样品注入到模具中。根据LCP/LCP组合物向模具中的填充率，即根据已填充的LCP/LCP组合物与用来完全填充模具的LCP/LCP组合物的量的重量比来评价模塑流动性。
在下面的实施例和对比例中，使用以下的缩写词。
POB：4-羟基苯甲酸
BON6：6-羟基-2-萘甲酸
HQ：对苯二酚
NDA：2，6-萘二甲酸
BP：4，4′-二羟基联苯
TPA：对苯二甲酸
实施例1
<低聚合度聚合物的制备>
向0.5立方米的由SUS制成的装备有搅拌装置和热交换器的聚合容器中加入POB 238.8千克(1728摩尔)、BON6 4.5千克(24摩尔)、HQ 35.7千克(324摩尔)、NDA 70.0千克(324摩尔)和乙酸酐254.3千克(2491摩尔)。在氮气气氛下，在1小时之内混合物从室温被加热到145℃，并在该温度保持0.5小时。然后混合物在8小时之内被加热至348℃伴随着蒸去副产物乙酸，并在该温度聚合30分钟，然后将反应容器的压力在70分钟之内从大气压降低到20托。在该压力下继续进行反应。三十分钟之后，反应的扭矩变为预定的水平，并密封聚合容器。通过向容器中引入氮气终止反应，以便容器中的压力增加到0.1MPa。
然后，向容器中导入氮气，容器中的压力增加到0.2MPa。打开聚合容器底部的阀门，通过3.0毫米Φ×7毫米的切块取出容器中的内容物得到预聚物丝束。这些丝束通过正好安装在聚合容器下面的水冷却运载机转移到切刀，并被切成低聚合度的聚合物或预聚物小球。
所得到的小球是约3.0毫米长的、圆切面直径为3.2毫米的圆柱。通过差示扫描量热法测量的预聚物的晶体熔融温度是332℃，熔体粘度是17Pa.s。
<固相聚合>
将10千克如此获得的低聚合度的聚合物(即预聚物)小球快速地送进由SUS制成的40升滚筒烘干机的容器中。容器中的气相保持在290℃。在气相被氮气交换之后，容器在120升/小时的氮气流下转动着进行固相聚合。
在小球加入五个小时之后，停止烘干机，容器中气相的温度在1小时内降低到200℃。然后，打开烘干机的凸缘，排出LCP小球。此时，观察不到小球间的附着力，小球很容易地从烘干机中被取出。通过装备有热工作台的偏光显微镜进行观察，通过固相聚合所获得的LCP在熔融状态显示出各向异性。
这样获得的LCP的DTUL是296℃，晶体熔融温度是333℃，熔体粘度是16Pa.s。
<LCP组合物的制备>
混合70重量份的所获得的LCP、30重量份的玻璃纤维(短切玻璃丝束03-T-747-GH，Nippon Electric Glass Co.Ltd.，Shiga，Japan)。使用双螺杆挤出机(TEX3O α-35BW-2V，The Japan Steel Works，LTD.，Tokyo，Japan)在其汽缸温度为370℃、螺旋转速为306rpm的条件下对混合物进行造粒，从而得到LCP组合物。LCP组合物的DTUL是302℃，抗弯强度是189MPa。在汽缸温度为370℃的条件下检验模塑时的流动性。填充到口琴形模具中的树脂填充比例是82％。
实施例2
<低聚合度聚合物的制备>
POB 234.8千克(1699摩尔)、BON6 0.9千克(5摩尔)、HQ 38.3千克(348摩尔)、NDA 75.2千克(348摩尔)和乙酸酐254.3千克(2491摩尔)被加入聚合容器中，按照与实施例1相同的方法制备低聚合度的聚合物，除了使用3.5毫米Φ×7毫米的切块。
所得到的小球是3.7毫米长、圆形截面直径为3.5毫米的圆柱体。通过差示扫描量热法测量所获得的低聚合度的聚合物的晶体熔融温度是331℃，熔体粘度是16Pa.s。
<固相聚合>
将10千克如此获得的小球(即预聚物)按照与实施例1相同的方法在310℃固相聚合5小时，从而得到固相聚合的LCP小球。观察不到小球间的附着力，小球很容易地从固相聚合设备中被取出。
这样的LCP的DTUL是311℃，晶体熔融温度是333℃，熔体粘度是38Pa.s。
<LCP组合物的制备>
为了获得LCP，按照与实施例1相同的方法混合玻璃纤维以及制备LCP组合物。LCP组合物的DTUL是313℃，抗弯强度是208MPa。在汽缸温度为370℃的条件下检验模塑时的流动性。填充到口琴形模具中的树脂填充比例是66％。
实施例3
<低聚合度聚合物的制备>
向0.5立方米的由SUS制成的装备有搅拌装置和热交换器的聚合容器中加入POB 232.2千克(1680摩尔)、BON6 9.0千克(48摩尔)、HQ 37.0千克(336摩尔)、NDA 72.6千克(336摩尔)和乙酸酐254.3千克(2491摩尔)。在氮气气氛下，在1小时之内混合物从室温被加热到145℃，并在该温度保持0.5小时。然后混合物在6小时以内被加热到328℃，伴随着蒸馏除去副产物乙酸，并在该温度保持30分钟。之后，在相同的温度下，容器的压力在60分钟之内从大气压降低到50托。此时，反应的扭矩变为预定的水平，并密封聚合容器。通过引入氮气终止反应，以便容器中的压力增加到0.1MPa。按照与实施例1相同的方法将预聚物通过3.5毫米×7毫米的切块从容器中取出。
所得到的小球是约3.3毫米长的、圆切面直径约3.2毫米的圆柱。通过差示扫描量热法测量的所获得的低聚合度的聚合物的晶体熔融温度是323℃，熔体粘度是10Pa.s。
<固相聚合>
将10千克如此获得的小球(即预聚物)按照与实施例1相同的方法。在285℃进行固相聚合9小时得到固相聚合的LCP小球。观察不到小球间的附着力，小球很容易地从固相聚合设备中被取出。
这样的LCP的DTUL是290℃，晶体熔融温度是325℃，熔体粘度是20Pa.s。
<LCP组合物的制备>
为了获得LCP，按照与实施例1相同的方法混合玻璃纤维以及制备LCP组合物。LCP组合物的DTUL是298℃，抗弯强度是210MPa。此外，在汽缸温度为370℃的条件下检验模塑时的流动性。填充到口琴形模具中的树脂填充比例是98％。
对比例1
<低聚合度聚合物的制备>
将POB 677.2克(4.9摩尔)、HQ 88.1克(0.8摩尔)、NDA 173.0克(0.8摩尔)和乙酸酐694.3克(6.8摩尔)加入到2L由玻璃制成的装备有搅拌装置和热交换器的聚合容器中。在氮气气氛下，在1小时之内混合物从室温被加热到145℃，并在该温度保持0.5小时。然后在4.5小时以内将混合物加热至305℃，伴随着蒸馏除去副产物乙酸。此时，反应混合物凝固，不再进一步搅拌，因此反应终止。没有获得低聚合度的聚合物。
对比例2
<低聚合度聚合物的制备>
向0.5立方米的由SUS制成的聚合容器中加入POB 179.1千克(1296摩尔)、BON6 9.0千克(48摩尔)、HQ 58.1千克(528摩尔)、NDA 114.2千克(528摩尔)和乙酸酐254.4千克(2492摩尔)，并且按照与实施例3相同的方法制备低聚合度的聚合物。
所得到的小球是约3.5毫米长的、圆切面直径为3.6毫米的圆柱。通过差示扫描量热法测量所获得的低聚合度的聚合物的晶体熔融温度是315℃，熔体粘度是14Pa.s。
<固相聚合>
将如此获得的10千克小球(即预聚物)按照与实施例1相同的方法在280℃固相聚合9小时，从而得到固相聚合的LCP小球。观察不到小球间的附着力，小球很容易地从固相聚合设备中被取出。
这个LCP的DTUL是270℃，晶体熔融温度是316℃，熔体粘度是19Pa.s。
<LCP组合物的制备>
为了获得LCP，按照与实施例1相同的方法混合玻璃纤维以及制备LCP组合物。LCP组合物的DTUL是287℃，抗弯强度是204MPa。在汽缸温度为370℃的条件下检验模塑时的流动性。填充到口琴形模具中的树脂填充比例是100％。
对比例3
<低聚合度聚合物的制备>
将POB 691.0克(5.0摩尔)、BON6 37.6克(0.2摩尔)、HQ 71.6克(0.65摩尔)、NDA 140.5克(0.65摩尔)和乙酸酐694.3克(6.8摩尔)加入到2升的由玻璃制成的装备有搅拌装置和热交换器的聚合容器中。在氮气气氛下，在1小时之内混合物从室温被加热到145℃，并在该温度保持0.5小时。然后在4.5小时以内将混合物加热至305℃，伴随着蒸馏除去副产物乙酸。此时，反应混合物凝固，不能进一步搅拌混合物。没有获得低聚合度的聚合物。
对比例4
<低聚合度聚合物的制备>
向0.5立方米的由SUS制成的装备有搅拌装置和热交换器的聚合容器中加入POB 232.2千克(1680摩尔)、BP 67.0千克(360摩尔)、TPA 59.8千克(360摩尔)、NDA 10.4千克(48摩尔)和乙酸酐255.0千克(2498摩尔)。在氮气气氛下，在1小时之内混合物从室温被加热到145℃，并在该温度保持1小时。然后在7小时以内将混合物加热至348℃，伴随着蒸馏除去副产物乙酸。在该温度进行聚合反应50分钟。此时，反应的扭矩变为预定的水平，并密封聚合容器。
然后，向容器中导入氮气，聚合容器中的压力增加到0.2MPa。打开聚合容器底部的阀门，通过3.5毫米Φ×7毫米的切块取出容器中的内容物得到丝束。该丝束通过正好安装在聚合容器下面的水冷却运载机转移到切刀。该丝束被切刀切成小球得到低聚合度的聚合物(即预聚物)的小球。
所得到的小球是约4毫米长的、圆切面直径3.4毫米的圆柱。通过差示扫描量热法测量的所得低聚合度聚合物的晶体熔融温度是349℃，熔体粘度等于或小于10Pa.s。
<固相聚合>
将10千克如此获得的低聚合度的聚合物(即预聚物)小球按照与实施例1同样的方法在320℃进行固相聚合7小时，得到固相聚合的LCP小球。此时，观察不到小球间的附着力，小球很容易地从烘干机中被取出。
通过装备有热工作台的偏光显微镜进行观察，通过固相聚合所获得的小球在熔融状态显示出各向异性。树脂的DTUL是330℃，晶体熔融温度是374℃，熔体粘度是42Pa.s。
<LCP组合物的制备>
为了获得LCP，按照与实施例1相同的方法混合玻璃纤维以及制备LCP组合物。LCP组合物的DTUL是320℃，抗弯强度是190MPa。在汽缸温度为370℃的条件下检验模塑时的流动性。然而，树脂在汽缸的喷头处凝固，不能被模塑。
低聚合度的聚合物(预聚物)、通过将预聚物进行固相聚合获得的LCP以及LCP组合物的性能总结在表1中。
表1
Figure G06108977320060316D000161
*1：不能获得低聚合度的聚合物。
*2：不能被模塑
从上表可以清晰地看到，实施例1-3的LCP和LCP组合物显示出优异的性能。相反，对比例1和3表明：由不包含足够量BON6的单体组合或者其中POB和BON6的总量的比例超过78摩尔％的单体组合制备得到的树脂倾向于容易凝固，并且低聚合度的聚合物或预聚物的制备困难。而且，对比例2表明：从其中POB和BON 6的总量占全部单体的比例小于60摩尔％的单体组合制备得到的LCP只显示出低的DTUL，并且不能提供足够的耐热性。而且，尽管从对比例4获得的LCP显示出高的耐热性，但晶体熔融温度也高，并且所得的LCP在汽缸温度为370℃时不能被模塑。

Claims (10)

1.一种液晶聚酯，它具有290-340℃的载荷挠曲温度；载荷挠曲温度和通过差示扫描量热法测定的液晶聚酯的晶体熔融温度之间的差等于或小于40℃；并且它通过将由式(I)、(II)、(III)和(IV)的重复单元组成的预聚物在基本上是固态的条件下进行250-335℃的热处理而得到：
其中p、q、r和s代表预聚物中重复单元的相对摩尔比例，并满足下式：
60≤p+q≤78
0.05≤q≤3
11≤r≤20以及
11≤s≤20；
其中上式中的所述重复单元的相对摩尔比例以摩尔％表示。
2.根据权利要求1的液晶聚酯，其中通过差示扫描量热法测定的晶体熔融温度是320-345℃。
3.根据权利要求1或2的液晶聚酯，其中在比通过差示扫描量热法测定的晶体熔融温度高20℃的温度下测定的预聚物的熔体粘度是5-40Pa.s。
4.一种液晶聚酯组合物，包括100重量份的根据权利要求1-3任何一项的液晶聚酯和0.1-200重量份的纤维性的、薄片的或微粒的填料和/或增强材料。
5.根据权利要求4的液晶聚酯组合物，其中填料和/或增强材料是玻璃纤维。
6.根据权利要求4或5的液晶聚酯组合物，其中组合物的载荷挠曲温度是290-340℃。
7.一种通过模塑根据权利要求1-3任何一项的液晶聚酯得到的模制品。
8.一种模制品，它通过模塑根据权利要求4-6任何一项的液晶聚酯组合物得到。
9.一种制备液晶聚酯的方法，它包括以下步骤：
缩聚分别提供式(I)、(II)、(III)和(IV)的重复单元的单体，得到由式(I)、(II)、(III)和(IV)的重复单元组成的预聚物的小球：
Figure FSB00000454789600021
其中p、q、r和s代表树脂中重复单元的相对摩尔比例，并满足下式：
60≤p+q≤78
0.05≤q≤3
11≤r≤20以及
11≤s≤20并且
在基本上是固态的条件下在250-335℃的条件下热处理预聚物的小球；
其中上式中的所述重复单元的相对摩尔比例以摩尔％表示。
10.根据权利要求9的方法，其中所述小球是圆柱形的，该圆柱的圆形或椭圆形横截面的横截面直径为2.5-4.0毫米，并且小球长2.5-5.0毫米，其中当横截面是椭圆形时，所述横截面直径是横截面的主轴。
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