含颗粒填料和热致液晶聚合物的复合材料及制法和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种颗粒填料和热致液晶聚合物的混杂复合材料、制备方法以及用途。该复合材料以重量份计，由以下组份和含量组成：３０－８５尼龙６，５－７０颗粒填料，１－２０热致液晶聚合物。所述颗粒填料为空心玻璃微珠（ＧＢ）、实心玻璃微珠、二氧化硅（ＳｉＯ↓［２］）或碳酸钙（ＣａＣＯ↓［３］），填料平均颗粒直径在１－１００μｍ范围内。所述热致液晶聚合物（ＴＬＣＰ）为主链型芳香共聚酯，熔融范围为１９０－３６０℃。用熔融共混的方法制备。本发明专利技术混杂复合材料具有优异的流动性能和尺寸稳定性，在制备大型薄壁塑料制件及结构精细的塑料制件时具有潜在的优势。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种颗粒填料的混杂复合材料，特别涉及到一种含球形刚性颗粒填料和热致液晶聚合物的混杂复合材料。本专利技术还涉及上述材料的制备方法。本专利技术还涉及上述材料的用途。
技术介绍
复合材料是一种多相复合体系，在复合体系中可以是异质异相的也可以是同质异相的。因此通过不同质的组成、不同相的结构、不同含量及不同方式的复合，可以制造出满足不同用途的复合材料。向聚合物中添加热致液晶聚合物(TLCP)可以降低复合材料的熔体粘度，并提高材料的强度和模量。过去对含热致液晶聚合物复合材料的研究主要集中在基体树脂/TLCP二元共混体系，即原位复合材料(In-situ Composites)，且基体树脂多为高粘度高性能树脂，如聚碳酸酯、聚砜、聚醚醚酮等。目的是通过加入TLCP来提高复合材料的流动性能，使这类高粘度高性能工程塑料或特种塑料的加工性能得到改善。早在1983年，Cogswell等人(F.N.Cogswell，B.P.Griffin，and J.B.Rose.U.S.Patent 4,386,174(1983)；F.N.Cogswell，B.P.Griffin，and J.B.Rose，U.S.Patent 4,433,083(1984)；F.N.Cogswell，B.P.Griffin，and J.B.Rose，U.S.Patent 4,438,236(1984))申请了将TLCP作为热塑性树脂熔融加工助剂的专利。Blizard和Baird(K.G.Blizard，D.G.Baird.Polym.Eng.Sci.，1987，27653)在研究含TLCP的Nylon 66和聚碳酸酯(PC)体系时发现，加入TLCP使共混体系的粘度比原基体降低了50％，在较高的剪切速率下甚至降低更多。La Mantia等人(F.P.La Mantia，A.Valenza，M.Paci，P.L.Maganini.Polym.Eng.Sci.，1990，307)对Nylon 6/TLCP共混物稳态流变行为的研究以及Chung等人(H.Wang，K.W.Lee，T.S.Chung.Polym.Adv.Technol.，2000，11153)对含TLCP的Nylon 6、Nylon 66体系的动态流变行为的探讨也都表明，在不低于TLCP熔融温度的条件下，TLCP的加入使复合体系的粘度降低到原来基体的10％～50％。对热塑性树脂/刚性颗粒填料/热致液晶聚合物三元共混体系的研究的报道不多。1997年，何嘉松等人(J.He，H.Zhang，Y.Wang.Polymer，1997，384279)首次提出了原位混杂复合材料(In-situ Hybrid Composites)的概念，并研究了聚醚砜/碳纤维/热致液晶聚合物(PES/CF/TLCP)三元混杂体系的形态、流变行为及力学性能。此前，他们(何嘉松，张洪志，李革，许向青.高分子学报，1993，1115)探讨了热致液晶聚合物对短玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)加工性、结构与性能的改善。结果表明，TLCP的加入有效改善了材料的流动性，使三元共混体系的粘度低于PP/GF复合体系。随后，他们(何嘉松，张洪志.中国专利技术专利.ZL96104860.3；何嘉松，王育立．中国专利技术专利，ZL97100522.2；何嘉松，王育立，中国专利技术专利，ZL97111710.1)以聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)和聚醚醚酮(PEEK)为基体树脂，研究了含短纤维(玻璃纤维或碳纤维)及热致液晶聚合物的混杂共混体系的性能。Pisharath和Wong(S.Pisharath，S.C.Wong.Polym.Compos.，2003，24109)将TLCP作为增强组分和加工助剂加入由短纤维增强、橡胶增韧的Nylon体系中，发现少量TLCP的加入即可使得熔融共混时的平衡螺杆扭矩降低一半，有效改善了混杂体系的熔融加工性。最近，Hu等人(M.W.Lee，X.Hu，C.Y.Yue，L.Li，K.C.Tam，K.Nakayama.J.Appl.Polym.Sci.，2002，862070；M.W.Lee，X.Hu，C.Y.Yue，L.Li，K.C.Tam.Compos.Sci.Technol.，2003，63339；M.W.Lee，X.Hu，L.Li，C.Y.Yue，K.C.Tam，L.Y.Cheong.Compos.Sci.Technol.，2003，631921)将二氧化硅(SiO2)填料表面改性成为疏水性后添加到聚丙烯/热致液晶聚合物(PP/TLCP)复合体系中，降低TLCP与基体PP的粘度比，从而促进TLCP在三元体系中成纤，使得三元混杂体系的粘度同仅含SiO2填充体系的相比降低了2/3。他们还研究了填料的表面处理(L.Zhang，K.C.Tam，L.H.Gan，C.Y.Yue，Y.C.Lam，X.Hu.J.Appl.Polym.Sci.，2003，871484)以及共混时SiO2的添加顺序(M.W.Lee，X.Hu，L.Li，C.Y.Yue，K.C.Tam.Polym.Int.，2003，52276)对(PP/SiO2)/TLCP三元共混体系流变行为的影响。发现只有当填料颗粒优先分布于PP相时，才不会破坏TLCP微畴及阻碍TLCP液滴聚集成纤。即便如此，从他们的结果看来，含SiO2体系(二元或三元)的熔体粘度还是高于仅含TLCP的二元体系以及纯TLCP的熔融粘度。一般认为，将刚性填料颗粒尤其是长径比相对较大的纤维状填料混入聚合物中会增大复合体系的熔体粘度，不利于加工成型过程。何嘉松等人(何嘉松，郑学晶.中国专利技术专利申请.02143127.2)在研究尼龙6/短纤维/热致液晶聚合物(Nylon 6/GF/TLCP)三元混杂共混体系中GF与TLCP之间的混杂协同效应时发现，在Nylon 6/TLCP两相体系中加入适量GF，反而有助于降低体系熔体粘度。他们的结果表明，加入7％TLCP的二元体系同基体相比，粘度下降了40％，而重量组成为65/30/5的Nylon 6/GF/TLCP三元混杂复合体系的粘度低于任一纯树脂或任一二元共混物的粘度，即低于基体树脂Nylon 6、TLCP，Nylon 6/TLCP共混物及Nylon 6/GF复合材料的熔体粘度。随后，他们(X.Zheng，B.Zhang，J.Zhang，Y.Xue，J.He.Intern.Polymer Processing，2003，183)发现，在聚碳酸酯/热致液晶聚合物(PC/TLCP)共混物中加入适量的玻璃纤维也得到此种效果。尼龙是应用广泛的工程塑料，具有良好的力学性能、耐热性、自润滑性，广泛应用于家电、汽车等领域。向尼龙中添加球形刚性填料(如空心玻璃微珠)可以提高塑料制品的表面光洁度、尺寸稳定性、耐刮擦性和耐磨损性。Tjong等人(S.C.Tjong，S.A.Xu，J.Appl.Polym.Sci.，2001，813231)的研究表明，向由橡胶增韧的尼龙66体系中加入玻璃微珠可以有效提高填充体系的刚性，从而保持材料的刚性-韧性平衡性。Ou等人(Y.C.Ou，Z.Z.Yu，Polym.Int.1995，37，113)探讨了尼龙6/玻璃微珠体系的流变行为，认为填料-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含颗粒填料和热致液晶聚合物的复合材料，以重量百分比计，由以下组份和含量组成：　　　　尼龙６　　３０－８５　　　　颗粒填料　　５－７０　　　　热致液晶聚合物　　１－２０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何嘉松，丁艳芬，陈鹏，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]