CN113527844A - 一种低表面粗度液晶聚酯复合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子复合材料技术领域，公开了一种低表面粗度液晶聚酯复合物及其制备方法，其中低表面粗度液晶聚酯复合物包括以下质量份的原料，液晶聚酯树脂50～80份，玻纤20～50份；使用的玻纤长度为30～100um，直径为10～15um；其制备方法为，先将液晶聚酯和玻纤在140～150℃下干燥6h；再将干燥后的液晶聚酯树脂和玻纤混合均匀，得到混合物备用；最后，将混合物进行熔融混炼、挤出、拉条、冷却、造粒，得到低表面粗度液晶聚酯复合物。本发明制备的低表面粗度液晶聚酯复合物既能保证表面粗度低，又能使得环保、阻燃和介电性能指标达标。

Description

一种低表面粗度液晶聚酯复合物及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种低表面粗度液晶聚酯复合物及其制备方法。

背景技术

液晶聚合物(liquid crystal polymer，简称LCP)是一种高流动性、高强度的高的新型高分子材料，在加热到一定温度时，可同时呈现出液态和晶态的的特性。被广泛的应用在高频电路基板、电子连接器、风扇、高频连接器、天线等领域。由于LCP在加热加工时，LCP的分子链同时具有液态和晶态的特性，因此保持着高度的规整性，在剪切力的作用下，分子链能够有序排列，冷却后LCP样品表面比较致密且光泽。

但是LCP的整体性能并不算特别优秀，为了提高LCP的机械强度和耐热性能，通常会在LCP中添加玻纤。加入玻纤后，LCP的整体性能会得到提升，但是也会使得LCP的表面变粗糙，且样品表面存在浮纤。但是外饰面、摄像头模组等领域对材料的表面粗度有较高的要求，加入玻纤后的LCP不能满足对表面粗度的要求。

通常为了解决LCP填充玻纤后表面变得粗糙的问题，是通过加入塑料光亮剂来实现的。但是加入塑料光亮剂后，会使得LCP的整体性能大幅度的降低，并且会存在环保、阻燃和介电性能不达标的风险。

因此，现目前急需一种降低填充玻纤后表面粗度低，并保证环保、阻燃和介电性能指标达标的LCP。

发明内容

本发明意在提供一种低表面粗度液晶聚酯复合物及其制备方法，得到的液晶聚酯复合物表面粗度低，同时环保、阻燃和介电性能指标达标。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种低表面粗度液晶聚酯复合物，包括以下质量份的原料，液晶聚酯树脂50～80份，玻纤20～50份；使用的玻纤长度为30～100um，直径为10～15um。

本技术方案的技术原理及有益效果：

玻纤本身具有耐高温、不燃、抗腐、隔热、隔音性好、抗拉强度高、电绝缘性好的特性，在掺杂至液晶聚酯树脂内后，能够使得制备的液晶聚酯复合物的整体性能大幅度提升。同时，通过对掺杂的玻纤尺寸进行限制，能够避免合成的液晶聚酯复合物的表面出现浮纤、粗度较好的情况，同时还利于制备零部件时的加工成型，以及对液晶聚酯树脂起到增强性能的作用。

综上所述，本技术方案提供的地表面粗糙度液晶聚酯复合物，能够在原有的液晶聚酯的基础上，大大提升其综合性能，并且表面粗度低，能够满足较多的零部件生产的使用；同时，能够满足环保、阻燃和介电性能指标的要求。

进一步，包括液晶聚酯树脂70份，玻纤30份。

有益效果：通过实验证明，该配比的液晶聚酯树脂和玻纤合成的低表面粗度液晶聚酯复合物的各个性能最佳。

进一步，液晶聚酯树脂为全芳香族液晶聚酯树脂。

有益效果：使用全芳香族液晶聚酯树脂作为基础原料，与玻纤的复合作用较好，使得合成的液晶聚酯复合物的表面粗度低，并且整体性能佳。

进一步，全芳香族液晶聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，选用至少两种单体进行缩聚反应，合成全芳香族液晶聚酯预聚物；

步骤二，将合成的全芳香族液晶聚酯预聚物进行固相缩聚反应，合成全芳香族液晶聚酯树脂。

有益效果：利用多种单体制备全芳香族液晶聚酯树脂，能够使得其与玻纤复合后的各个效果更佳。并且通过两次缩聚反应，能够制备出全芳香族液晶聚酯树脂。

进一步，步骤一中使用的单体为自由芳香族二醇、芳香族二胺和芳香族羟胺中的一种或几种以及芳香族二羧酸、芳香族羟基羧酸或芳香族氨基羧酸中的一种或几种。

有益效果：通过对制备全芳香族液晶聚酯树脂的单体进行限制，能够使得最终制备的液晶聚酯复合物的整体性能佳。

进一步，步骤一中的缩聚反应使用溶液缩聚法或本体缩聚法。

有益效果：通过溶液缩聚法和本体缩聚法，均能合成全芳香族液晶聚酯预聚物。

进一步，步骤一中用于反应的单体使用酰基化剂进行预处理。

有益效果：利用酰基化剂对单体进行预处理，能够促进缩聚反应，进而促进合成全芳香族液晶聚酯预聚物。

进一步，步骤二中进行固相缩聚反应时，对预聚物进行加热。

有益效果：对预聚物进行加热，能够提高固态缩聚反应的效果。

进一步，步骤二中，在进行固相缩聚反应时，利用惰性气体进行吹扫。

有益效果：能够去除固相缩聚反应的副产物。

一种低表面粗度液晶聚酯复合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将液晶聚酯树脂和玻纤在140～150℃下干燥6h；

步骤二，将干燥后的液晶聚酯树脂和玻纤混合均匀，得到混合物备用；

步骤三，将混合物进行熔融混炼、挤出、拉条、冷却、造粒，得到低表面粗度液晶聚酯复合物。

有益效果：先对液晶聚酯树脂和玻纤进行干燥，能够确保表面干燥，同时提高合成的活性，使得最终制备的液晶聚酯复合物的表面粗度低，整体性能佳，并且能符合环保、阻燃和介电性能指标的要求。

综上所述，本发明通过添加玻纤作为强化塑料的补强材料，能够使得制备的液晶聚酯复合物具有较强的抗拉强度、较好耐热性好以及优良的电绝缘性能。通过对玻纤尺寸进行配置，能够在起到补强作用的同时确保液晶聚酯复合物的表面粗度低，还能能方便零部件的成型。

而且，与现有技术通过增加塑料光亮剂进行降低液晶聚酯复合物的表面粗度相比，仅通过对玻纤的尺寸进行配置，不会对制备的液晶聚酯复合物的整体性能造成影响，能使得液晶聚酯复合物的整体性能保持稳定，并且具有更优的机械性能和耐热性能，可适用于更多的电子零部件。

发明人在进行研发时，进行了多次设想和实现，通过在原料中添加不同的填料，以实现在确保液晶聚酯的整体性能较佳的前提下，降低其表面粗度，但是对表面粗度的降低效果均不佳，而且还会使得制备的成本增加。而通过对玻纤的尺寸进行配置后，发现在不添加其他填料时，液晶聚酯复合物的整体性能会保持在较佳的状态，同时其表面粗度较低。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例：

一种低表面粗度液晶聚酯复合物，包括以下质量份的原料，液晶聚酯树脂50～80份，玻纤20～50份；液晶聚酯树脂选用全芳香族液晶聚酯树脂；使用的玻纤长度为30～100um，直径为10～15um。

全芳香族液晶聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，选用至少两种单体作为原料，并利用酰基化剂对单体进行预处理，使用的酰基化剂为乙酰基化剂。再将单体进行缩聚反应，合成全芳香族液晶聚酯预聚物。

选用的单体为自由芳香族二醇、芳香族二胺和芳香族羟胺中的一种或几种以及芳香族二羧酸、芳香族羟基羧酸或芳香族氨基羧酸中的一种或几种。均使用江苏沃特特种材料制造有限公司的液晶聚酯。

单体进行缩聚反应时，使用溶液缩聚法或本体缩聚法，本实施例中优选本体缩聚法。

步骤二，向全芳香族聚酯预聚物提供适当的热量，再进行固相缩聚反应，于此同时，利用惰性气体进行吹扫，去除固态缩聚反应的副产物，从而合成全芳香族液晶聚酯树脂。提供的热量的方法为使用加热板、热风或高温流体，优选热风。

合成后的全芳香族液晶聚酯树脂可含有如下重复单元：

(1)来自芳香族二醇的重复单元

-O-Ar-O-

(2)来自芳香族二胺的重复单元

-HN-Ar-NH-

(3)来自芳香族羟胺的重复单元

-HN-Ar-O-

(4)来自芳香族二羧酸的重复单元

-OC-Ar-CO-

(5)来自芳香族羟基羧酸的重复单元

-O-Ar-CO-

(6)来自芳香族氨基羧酸的重复单元

-HN-Ar-CO-

其中，Ar为苯撑、联苯撑、萘或两个苯撑由碳或非碳的元素进行键合的芳香族化合物，或者苯撑、联苯撑、萘或两个苯撑由碳或非碳的元素进行键合的芳香族化合物中的一个以上的氢被其他元素取代的芳香族化合物。

一种低表面粗度液晶聚酯复合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按比例称取全芳香族液晶聚酯树脂和玻纤，便将全芳香族液晶聚酯树脂和玻纤在140～150℃下干燥6h；干燥温度优选140℃。

步骤二，将干燥后的全芳香族液晶聚酯树脂和玻纤混合均匀，得到混合物备用。

步骤三，将混合物进行熔融混炼、挤出、拉条、冷却、造粒，得到地表面粗度液晶聚酯复合物。

实施例1-5和对比例1的各参数如表1所示。

表1

实施例1-5与对比例1的区别仅在于如表1所示的参数不同；对比例2是申请号为201511016674.1的中国专利液晶聚酯树脂复合物及其制备方法；对比例3是申请号为202010560746.3的中国专利液晶聚酯复合物及其制备方法。

测试实施例1-5和对比例1-3提供的液晶聚酯复合物的弯曲强度、弯曲模量、热变形温度以及表面粗度，具体结果如表2所示。其中弯曲强度、弯曲模量的测定参照ASTM D-790标准；热变形温度的测定参照ASTM D-648标准；表面粗度的测定使用Bower's IPX-104设备。

表2

从表1可以看出，实施例1-5与对比例1区别仅在于玻纤的尺寸不同，但是由于尺寸的设置不同，使得制备的液晶聚酯复合物的弯曲强度、弯曲模量、热变形温度以及表面粗度有所不同；其中随着玻纤的长度减小，液晶聚酯复合物的弯曲强度、弯曲模量和热变形温度减小，但是减小的幅度较小，并不明显；而随着玻纤的长度减小，液晶聚酯复合物的表面粗度大幅减小，最高的减小幅度能从1.6um减小至0.03um，减小幅度非常明显。因此对于液晶聚酯复合物的表面粗度有要求的领域来说，在弯曲强度、弯曲模量和热变形温度降低不明显的前提下，表面粗度得到答复降低，会使得应用的效果更佳。

而对比例2通过在添加液晶聚酯树脂内添加玻纤后，再次添加填料，使得制备的液晶聚酯复合物的弯曲强度降低，但是其表面粗度降低量并不明显，并不能达到具体使用的要求。

对比例3，通过在添加液晶聚酯树脂内添加玻纤后，再次添加云母作为填料，能够使得制备的液晶聚酯复合物的弯曲强度和热变形温度大幅上升，能够满足对弯曲强度和热变形温度有较高要求的领域使用；但是其表面粗度也会大幅下降，不能适应对表面粗度有需求的领域的使用。

综上，本发明综合考虑热学性能和表面粗度的问题，通过对加入的玻纤尺寸进行设置，添加玻纤的长度为40-100微米，直径为5-15微米，长径比为5-10时，可改善液晶聚酯的表面粗度，并且仍具有较好的机械性能和热学性能能够在确保液晶聚酯复合物具有较高的热血性能和较低的表面粗度，使液晶聚酯复合物的适用范围更广。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本专利实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种低表面粗度液晶聚酯复合物，其特征在于：包括以下质量份的原料，液晶聚酯树脂50～80份，玻纤20～50份；使用的玻纤长度为30～100um，直径为10～15um。

2.根据权利要求1所述的一种低表面粗度液晶聚酯复合物，其特征在于：包括液晶聚酯树脂70份，玻纤30份。

3.根据权利要求2所述的一种低表面粗度液晶聚酯复合物，其特征在于：液晶聚酯树脂为全芳香族液晶聚酯树脂。

4.根据权利要求3所述的一种低表面粗度液晶聚酯复合物，其特征在于，全芳香族液晶聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，选用至少两种单体进行缩聚反应，合成全芳香族液晶聚酯预聚物；

步骤二，将合成的全芳香族液晶聚酯预聚物进行固相缩聚反应，合成全芳香族液晶聚酯树脂。

5.根据权利要求4所述的一种低表面粗度液晶聚酯复合物，其特征在于：步骤一中使用的单体为自由芳香族二醇、芳香族二胺和芳香族羟胺中的一种或几种以及芳香族二羧酸、芳香族羟基羧酸或芳香族氨基羧酸中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的一种低表面粗度液晶聚酯复合物，其特征在于：步骤一中的缩聚反应使用溶液缩聚法或本体缩聚法。

7.根据权利要求6所述的一种低表面粗度液晶聚酯复合物，其特征在于：步骤一中用于反应的单体使用酰基化剂进行预处理。

8.根据权利要求7所述的一种低表面粗度液晶聚酯复合物，其特征在于：步骤二中进行固相缩聚反应时，对预聚物进行加热。

9.根据权利要求8所述的一种低表面粗度液晶聚酯复合物，其特征在于：步骤二中，在进行固相缩聚反应时，利用惰性气体进行吹扫。

10.根据权利要求9所述的一种低表面粗度液晶聚酯复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将液晶聚酯树脂和玻纤在140～150℃下干燥6h；

步骤二，将干燥后的液晶聚酯树脂和玻纤混合均匀，得到混合物备用；

步骤三，将混合物进行熔融混炼、挤出、拉条、冷却、造粒，得到低表面粗度液晶聚酯复合物。