CN101831044A - 一种联苯型热致性液晶聚氨酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种联苯型热致性液晶聚氨酯的制备方法。将10-60ml摩尔浓度为1mol/L的N，N-二甲基甲酰胺置于250ml三口烧瓶中，加热升温，预设温度30～60℃，加入1～10g联苯二酚和0.05～0.5ml摩尔浓度为1mol/L的二月桂酸二丁基锡，强烈搅拌，待联苯二酚完全溶解后，加入5～50ml摩尔浓度为1mol/L的甲苯二异氰酸酯，反应0.5～2h，加入1～5ml摩尔浓度为1mol/L的一缩二乙二醇，升温至70～100℃，反应5～10h。反应结束，冷却至室温，加入1～3ml摩尔浓度为1mol/L的甲醇，搅拌10～30min，倒入烧杯中，加大量水沉淀，减压抽滤，用酒精洗涤2～3次。本发明合成过程简单，耗时较少，所需试验仪器也比较简单，且原料来源广泛，价格低，污染小。

Description

一种联苯型热致性液晶聚氨酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种联苯型热致性液晶聚氨酯的制备方法。
背景技术
液晶性高分子是在一定条件下能以液晶相态存在的高分子，其分子结构高度有序，且刚性液晶单元可沿一个方向取向排列，能够形成有序微区结构，具有高强度、高模量、低粘度、介电强度高、介电损耗小、耐高温及线膨胀系数小等特点，是一类优秀的结构功能材料，非常适宜作绝缘材料，在航空、电子等高性能电子封装领域获得了重要应用。
环氧树脂(Epoxy resin，简称EP)是分子结构中含有两个或两个以上环氧基的低分子聚合物，是一种重要的热固性树脂，具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点，在轻工、建筑、机械、航天航空等领域得到广泛应用。但是由于固化后的环氧树脂交联密度高，内应力大，因而存在质脆、耐疲劳性差、耐热性低等缺点，在应用上受到了一定的限制。二十世纪六十年代以来，人们尝试了多种方法对环氧树脂增韧改性，例如橡胶增韧改性、热塑性树脂增韧改性、IPN互穿网络改性、纳米刚性粒子改性、柔性固化剂改性和热致液晶改性等方法。
液晶聚合物与普通环氧树脂有较好的相容性，当固化发生在液晶相的低端温度区间时，树脂的凝胶时间大于液晶基元的取向时间，取向就容易被固定下来形成微纤，在复合材料中可以起到自增强作用。热致性液晶对裂纹扩展具有约束闭合作用，它像一座桥横架在断裂面上，将裂纹的两边联接起来形成桥联作用，使两者连接处的裂纹起钉锚作用，从而阻止裂纹进一步扩展。少量液晶原纤的存在可以阻止裂纹，提高脆性基体的韧性而不降低材料的耐热性和刚度。
发明内容
本发明的目的是提供一种联苯型热致性液晶聚氨酯的制备方法。
具体步骤为：
将10-60ml摩尔浓度为1mol/L的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)置于250ml三口烧瓶中，加热升温，预设温度30～60℃，加入1～10g联苯二酚和0.05～0.5ml摩尔浓度为1mol/L的二月桂酸二丁基锡，强烈搅拌，待联苯二酚完全溶解后，加入5～50ml摩尔浓度为1mol/L的甲苯二异氰酸酯(TDI)，反应0.5～2h，加入1～5ml摩尔浓度为1mol/L的一缩二乙二醇，升温至70～100℃，反应5～10h。反应结束，冷却至室温，加入1～3ml摩尔浓度为1mol/L的甲醇，搅拌10～30min，倒入烧杯中，加大量水沉淀，减压抽滤，用酒精洗涤2～3次，得到白色固体颗粒产物即液晶聚氨酯产品。
所得联苯型热致性液晶聚氨酯结构式如下：
Figure GSA00000082246900021
本发明合成过程简单，耗时较少，所需试验仪器也比较简单，且原料来源广泛，价格低，污染小。本发明的联苯型热致性液晶聚氨酯有较宽的液晶区间，流动性较好，能在环氧树脂中均匀的分散。经本发明合成的联苯型热致性液晶聚氨酯用于增韧改性环氧树脂，用量仅为环氧树脂的1～5wt％，就能达到很好的效果，冲击强度由原来的26.26kJ/m2提高到47.21kJ/m2，拉伸强度提高53％，弯曲强度增加23％，热分解起始温度提高5～10℃。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的联苯型热致性液晶聚氨酯的红外谱图。
具体实施方式
实施例1：
将30ml摩尔浓度为1mol/L的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)置于250ml三口烧瓶中，加热升温，预设温度60℃，加入1.488g联苯二酚和0.1ml摩尔浓度为1mol/L的二月桂酸二丁基锡，强烈搅拌，待联苯二酚完全溶解后，加入10ml摩尔浓度为1mol/L的甲苯二异氰酸酯(TDI)，反应0.5h，加入2ml摩尔浓度为1mol/L的一缩二乙二醇，升温至85℃，反应6h。反应结束，冷却至室温，加入1ml摩尔浓度为1mol/L的甲醇，搅拌约10min，倒入烧杯中，加大量水沉淀，减压抽滤，用酒精洗涤2次，得到白色固体颗粒产物即液晶聚氨酯产品。制得的液晶聚氨酯的红外谱图见图1。该液晶聚氨酯的液晶区间为180.1～228.2℃，经该液晶聚氨酯(用量仅为环氧树脂的1～5wt％)改性后的环氧树脂，冲击强度由原来的26.26kJ/m2提高到44.64kJ/m2，热分解起始温度提高5～8℃。
实施例2：
将25ml摩尔浓度为1mol/L的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)置于250ml三口烧瓶中，加热升温，预设温度60℃，加入1.302g联苯二酚和0.1ml摩尔浓度为1mol/L的二月桂酸二丁基锡，强烈搅拌，待联苯二酚完全溶解后，加入10ml摩尔浓度为1mol/L的甲苯二异氰酸酯(TDI)，反应0.5h，加入3ml摩尔浓度为1mol/L的一缩二乙二醇，升温至85℃，反应6h。反应结束，冷却至室温，加入1ml摩尔浓度为1mol/L的甲醇，搅拌约10min，倒入烧杯中，加大量水沉淀，减压抽滤，用酒精洗涤3次，得到白色固体颗粒产物即液晶聚氨酯产品。该液晶聚氨酯的液晶区间为163.2～216.5℃，经该液晶聚氨酯(用量仅为环氧树脂的1～5wt％)改性后的环氧树脂，冲击强度由原来的26.26kJ/m2提高到47.21kJ/m2，热分解起始温度提高5～10℃。
实施例3：
将20ml摩尔浓度为1mol/L的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)置于250ml三口烧瓶中，加热升温，预设温度60℃，加入1.116g联苯二酚和0.1ml摩尔浓度为1mol/L的二月桂酸二丁基锡，强烈搅拌，待联苯二酚完全溶解后，加入10ml摩尔浓度为1mol/L的甲苯二异氰酸酯(TDI)，反应0.5h，加入4ml摩尔浓度为1mol/L的一缩二乙二醇，升温至85℃，反应6h。反应结束，冷却至室温，加入1ml摩尔浓度为1mol/L的甲醇，搅拌约10min，倒入烧杯中，加大量水沉淀，减压抽滤，用酒精洗涤2次，得到白色固体颗粒产物即液晶聚氨酯产品。该液晶聚氨酯的液晶区间为138.6～208.6℃，经该液晶聚氨酯(用量仅为环氧树脂的1～5wt％)改性后的环氧树脂，冲击强度由原来的26.26kJ/m2提高到45.60kJ/m2，热分解起始温度提高4～9℃。

Claims (1)

1.一种聚氨酯的制备方法，其特征在于具体步骤为：
将10-60ml摩尔浓度为1mol/L的N，N-二甲基甲酰胺置于250ml三口烧瓶中，加热升温，预设温度30～60℃，加入1～10g联苯二酚和0.05～0.5ml摩尔浓度为1mol/L的二月桂酸二丁基锡，强烈搅拌，待联苯二酚完全溶解后，加入5～50ml摩尔浓度为1mol/L的甲苯二异氰酸酯，反应0.5～2h，加入1～5ml摩尔浓度为1mol/L的一缩二乙二醇，升温至70～100℃，反应5～10h；反应结束，冷却至室温，加入1～3ml摩尔浓度为1mol/L的甲醇，搅拌10～30min，倒入烧杯中，加大量水沉淀，减压抽滤，用酒精洗涤2～3次。
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