CN109735106A - 一种低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材及其制备方法，复合材成分包括：50～80质量份的芳香族聚酯及聚醚酰胺类液晶聚合物、10～30质量份的四针状氧化锌纤维、5～15质量份的全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物、0.1～3质量份的加工助剂。本发明的优点在于制备的复合材具有低翘曲高耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料复合材领域，特别涉及一种低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材。
背景技术
液晶聚合物(LCP)，是介于固体结晶和液体之间的中间状态聚合物，其分子排列虽然不像固体晶态那样三维有序，但也不是液体那样无序，而是具有一定(一维或二维)的有序性，它是一种新型的高分子材料，在熔融态时一般呈现液晶性。这类材料具有优异的耐热性能和成型加工性能且具有自增强性，不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平，如果用玻璃纤维、碳纤维等增强，更远远超过其他工程塑料，液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性，对大多数塑料存在的蠕变特点，液晶材料可以忽略不计，而且耐磨、减磨性均优异。耐气候性、耐辐射性良好，具有优异的阻燃性，能熄灭火焰而不再继续进行燃烧，其燃烧等级达到UL 94V-0级水平。
电子、电气是LCP的主要市场，这些市场对材料的尺寸稳定性和耐磨性有很高的要求，LCP材料本身的优点使得其在这些领域有着越来越广泛的应用。
纯LCP材料机械性能一般，且由于自身成纤的特性使得其各向同性较差，抗翘曲性一般，耐磨性能也一般，所以在制备涉及电子、电气等领域尤其对抗翘曲性、耐磨性有特殊要求的领域时，会采用LCP复合材进行制备。常见的会采用在LCP材料中添加玻璃纤维、玻璃微珠、硅灰石、及层状无机矿物如滑石粉，云母粉等来制备抗翘曲耐磨复合材。其中玻璃纤维有一定抗翘曲性、耐磨性，但是玻璃纤维复合材本身对模具、刀具等损伤较大，长期使用会提高客户制造成本。玻璃微珠各向同性较好，抗翘曲性能优异，但是耐磨性一般。硅灰石由于是天然纤维，材料尺寸分布宽，各向同性差，耐磨性和抗翘曲性一般。滑石粉、云母粉，抗翘曲性优良，但耐磨性较差，以上材料在单独添加到LCP材料后抗翘曲性和耐磨性效果都表现一般，复合添加效果也较一般。
发明内容
本发明采用四针状氧化锌作为添加剂，利用其晶须各向同性的特点，对材料抗翘曲性效果较好，同时在复合材中再添加全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物(PFA)进一步提高其耐磨性，制备低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
本申请实施例公开了一种低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材，其成分包括：50～80质量份的芳香族聚酯及聚醚酰胺类液晶聚合物、10～30质量份的四针状氧化锌纤维、5～15质量份的全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物、0.1～3质量份的加工助剂。
优选的，在上述低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材中，所述芳香族聚酯及聚醚酰胺类液晶聚合物的熔点为300～360℃。
优选的，在上述低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材中，所述四针状氧化锌纤维针状体长度为30～50μm，针状体根部直径为0.5～5μm。
优选的，在上述低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材中，所述全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物的熔融指数为30～100g/10min。
优选的，在上述低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材中，所述加工助剂包括润滑剂以及抗氧剂，所述润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、N,N′-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种，所述抗氧剂包括受阻酚、亚磷酸酯、硫代酯类中的一种或多种。
相应的，还公开了一种低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材的制备方法，包括如下步骤：
S1四针状氧化锌纤维表面处理，将KH550均匀分散在无水甲醇中，制得偶联剂分散液，将所述偶联剂分散液匀速喷淋在装有所述四针状氧化锌纤维的混合反应釜内，搅拌混合10min中后干燥得到表面处理的四针状氧化锌纤维，所述KH550与无水甲醇的质量比为1:10，所述KH550的质量份数为所述四针状氧化锌纤维质量份数的0.5Wt％；
S2将所述芳香族聚酯及聚醚酰胺类液晶聚合物、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物、加工助剂在回转式混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，将表面处理的四针状氧化锌纤维经振动式送料器从双螺杆挤出机侧喂料口投入，进行熔融混合挤出造粒，得到产品。
优选地，在上述低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材的制备方法中，步骤S2中，所述回转式混合机回转速度为60～120rpm，混合时间为5～10min。
优选地，在上述低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材的制备方法中，步骤S2中，所述双螺杆挤出机吐出量为100～200Kg/h，转速为200～400rpm，机筒各段温度为340±20℃，机头温度为360±10℃，真空段抽出压力为-0.08±0.02MPa。
本发明的优点在于制备的复合材具有低翘曲高耐磨性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
采用四针状氧化锌作为添加剂，利用其晶须各向同性的特点，对材料抗翘曲性效果较好，同时在复合材中再添加全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物(PFA)进一步提高其耐磨性，制备低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材，其中使用的芳香族聚酯及聚醚酰胺类液晶聚合物的熔点为300～360℃，四针状氧化锌纤维针状体长度为30～50μm，针状体根部直径为0.5～5μm，全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物的熔融指数为30～100g/10min，加工助剂包括润滑剂以及抗氧剂，润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、N,N′-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种，抗氧剂包括受阻酚、亚磷酸酯、硫代酯类中的一种或多种。
实施例1
S1四针状氧化锌纤维表面处理，将KH550均匀分散在无水甲醇中，制得偶联剂分散液，将偶联剂分散液匀速喷淋在装有四针状氧化锌纤维的混合反应釜内，搅拌混合10min中后干燥得到表面处理的四针状氧化锌纤维，KH550与无水甲醇的质量比为1:10，KH550的质量份数为四针状氧化锌纤维质量份数的0.5Wt％；
S2将64质量份聚醚酰亚胺、10质量份PFA、0.5质量份季戊四醇硬脂酸酯、0.5质量份亚磷酸酯在回转式混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，将25质量份表面处理过的四针状氧化锌纤维经振动式送料器从双螺杆挤出机侧喂料口投入，进行熔融混合挤出造粒，回转式混合机回转速度60rpm，混合时间5min，双螺杆挤出机吐出量150Kg/h，转速250rpm，机筒各段温度340℃，机头温度360℃，真空段抽出压力-0.1MPa。
实施例2
S1四针状氧化锌纤维表面处理，将KH550均匀分散在无水甲醇中，制得偶联剂分散液，将偶联剂分散液匀速喷淋在装有四针状氧化锌纤维的混合反应釜内，搅拌混合10min中后干燥得到表面处理的四针状氧化锌纤维，KH550与无水甲醇的质量比为1:10，KH550的质量份数为四针状氧化锌纤维质量份数的0.5Wt％；
S2将54质量份聚醚酰亚胺、5质量份PFA、0.5质量份耐高温有机硅酮粉、0.5质量份受阻酚抗氧剂在回转式混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，将30质量份表面处理过的四针状氧化锌纤维经振动式送料器从双螺杆挤出机侧喂料口投入，进行熔融混合挤出造粒，回转式混合机回转速度60rpm，混合时间5min，双螺杆挤出机吐出量150Kg/h，转速250rpm，机筒各段温度340℃，机头温度360℃，真空段抽出压力-0.1MPa。
本发明上述实施例制备的复合材以及典型对比例(LCP/20％玻璃纤维)各项性能指标如下：
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例 |
| 拉伸强度MPa | 140 | 155 | 130 |
| 弯曲强度MPa | 172 | 183 | 160 |
| 弯曲弹性模量GPa | 11.5 | 12.5 | 11.8 |
| 动摩擦系数 | 0.15 | 0.15 | 0.44 |
| 比磨耗*10<sup>-1</sup>mm<sup>3</sup>/N.km | 0.025 | 0.060 | 1.050 |
| 成型收缩率TD％ | 0.5 | 0.4 | 1.0 |
| 成型收缩率MD％ | 0.4 | 0.4 | 0.3 |
| HDT℃(1.8Mpa) | 275 | 290 | 255 |
参表可知，低翘曲性(HDT温度高，TD、MD收缩率接近)，摩擦性能指标都超过了典型对比例(LCP/20％玻璃纤维)。
本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材，其特征在于，其成分包括：50～80质量份的芳香族聚酯及聚醚酰胺类液晶聚合物、10～30质量份的四针状氧化锌纤维、5～15质量份的全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物、0.1～3质量份的加工助剂。
2.根据权利要求1所述的低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材，其特征在于，所述芳香族聚酯及聚醚酰胺类液晶聚合物的熔点为300～360℃。
3.根据权利要求1所述的低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材，其特征在于，所述四针状氧化锌纤维针状体长度为30～50μm，针状体根部直径为0.5～5μm。
4.根据权利要求1所述的低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材，其特征在于，所述全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物的熔融指数为30～100g/10min。
5.根据权利要求1所述的低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材，其特征在于，所述加工助剂包括润滑剂以及抗氧剂，所述润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、N,N′-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种，所述抗氧剂包括受阻酚、亚磷酸酯、硫代酯类中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1四针状氧化锌纤维表面处理，将KH550均匀分散在无水甲醇中，制得偶联剂分散液，将所述偶联剂分散液匀速喷淋在装有所述四针状氧化锌纤维的混合反应釜内，搅拌混合10min中后干燥得到表面处理的四针状氧化锌纤维，所述KH550与无水甲醇的质量比为1:10，所述KH550的质量份数为所述四针状氧化锌纤维质量份数的0.5Wt％；
S2将所述芳香族聚酯及聚醚酰胺类液晶聚合物、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯聚合物、加工助剂在回转式混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，将表面处理的四针状氧化锌纤维经振动式送料器从双螺杆挤出机侧喂料口投入，进行熔融混合挤出造粒，得到产品。
7.根据权利要求6所述的低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述回转式混合机回转速度为60～120rpm，混合时间为5～10min。
8.根据权利要求6所述的低翘曲高耐磨性液晶聚合物复合材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述双螺杆挤出机吐出量为100～200Kg/h，转速为200～400rpm，机筒各段温度为340±20℃，机头温度为360±10℃，真空段抽出压力为-0.08±0.02MPa。
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