一种高强度LCP复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及LCP技术领域，具体涉及一种高强度LCP复合材料及其制备方法，LCP复合材料包括LCP、玻璃纤维、纳米碳球、滑石粉、光稳定剂、热稳定剂和抗氧化剂，所述纳米碳球的平均粒径为80‑100nm，BET比表面积为900‑1000m

A High Strength LCP Composite and Its Preparation Method

The invention relates to the technical field of LCP, in particular to a high-strength LCP composite material and its preparation method. The LCP composite material includes LCP, glass fiber, nano-carbon sphere, talc powder, light stabilizer, thermal stabilizer and antioxidant. The average diameter of the nano-carbon sphere is 80 100 nm, and the specific surface area of BET is 900 1000m.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度LCP复合材料及其制备方法
本专利技术涉及LCP
，具体涉及一种高强度LCP复合材料及其制备方法。
技术介绍
液晶聚酯树脂(LCP)由于具有优异的电绝缘性、耐热性、尺寸稳定性及熔融时流动性，可广泛应用于日常生活用品、电子、电气、汽车、宇航等领域，具体可作为体育用品、印刷电路板、食品包装、人造卫星电子部件、电子电气及汽车部件的原材料，甚至是作为宇航器外部的面板材料。但是LCP作为电子元件时，在组装等过程中，电子元件容易产生静电，造成静电损坏。为了抑制静电损坏的现象发生，在塑料中加入导电填料是常见的方式之一，如专利申请号为201510557822.4的专利技术专利公开了一种防静电和低翘曲的双重功能的液晶聚合物和制备方法，其通过在LCP中加入玻璃纤维和防静电剂进行改性，但是其制得的液晶聚合物的力学性能仍较低，而且容易造成玻璃纤维的用量过高，反而提高加工难度，玻璃纤维容易外露，进一步会造成表面电阻率过高，丧失防静电性。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种玻璃纤维含量较低并且具有防静电功能和高强度的LCP，本专利技术另一专利技术目的在于提供该LCP的制备方法，制备方法简单高效，利于各原料的混合均匀，从而生产出均一的产品。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种高强度LCP复合材料，包括如下重量份的原料：所述纳米碳球的平均粒径为80-100nm，BET比表面积为900-1000m2/g。本专利技术在LCP中加入了玻璃纤维，可以有效提供LCP复合材料的拉伸强度、抗冲击强度等力学性能，并且使LCP复合材料具有防翘曲的作用，而且本专利技术的玻璃纤维用量较低，可以利于玻璃纤维在LCP中的分散，有效避免玻璃纤维外露的现象发生。本专利技术为了进一步提高LCP复合材料的强度，加入了具有纳米尺寸效应以及高比表特性的纳米碳球，纳米碳球在LCP中分散性好，可以有效提高LCP复合材料的抗冲击强度、韧性和断裂伸长率等力学性能，并且纳米碳球具有良好的导电性，可以有效降低LCP复合材料的表面电阻，从而起到防静电的作用。本专利技术的创造点在于，利用纳米级的纳米碳球和微米级的玻璃纤维对LCP进行共混改性，微纳米结构相互补强，使LCP复合材料具有较好的力学性能和防静电功能，可以有效降低玻璃纤维的含量，并且通过加入滑石粉改善LCP的熔融流动性，从而使LCP、纳米碳球和玻璃纤维可以均匀混合。其中，为了使LCP在熔融状态具有较好的流动性，利于玻璃纤维和纳米碳球等原料的分散，所述LCP优选为数均分子量为6000-10000的热致性液晶聚合物。其中，所述玻璃纤维的直径为11-23μm，长径比为20-30:1。玻璃纤维的直径低于11μm，玻璃纤维在混合剪切过程中容易被切断形成粉末，从而增强性大大地降低；玻璃纤维直径大于23μm，玻璃纤维在LCP中分散性较差。进一步地，限定长径比为20-30:1，可以有效提高玻璃纤维在LCP中的分散性，提高玻璃纤维对LCP复合材料的增强性。其中，所述纳米碳球通过如下方法制得：A、取竹纤维粉，在惰性气体氛围进行预碳化处理，即得到碳前驱体；；B、碳前驱体冷却至室温后，浸渍于质量浓度为8％-12％的氢氧化钾水溶液中0.5-1.5h，然后取出碳前驱体并进行冷冻干燥，然后将冷冻干燥后的碳前驱体置于惰性气体氛围下进行活化处理，即得到纳米碳球。本专利技术的纳米碳球由竹纤维粉制备而得，因此具有经济环保的特性，另由于竹纤维粉通过氢氧化钾溶液活化处理，竹纤维粉的大量羟基暴露出来，因此碳化后具有较高的比表面积和较低的粒径，从而提高纳米碳球与LCP的接触面积，利于两者的混合并且对抗静电性以及力学性的提高。其中，步骤A中，预碳化处理的条件为：以8-12.5℃/min的升温速率升至400-600℃，然后保温40-70min。通过控制预碳化的条件，可以使竹纤维粉中的不稳定的成分分解，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸。其中，步骤B中，冷冻干燥的温度为-60～-40℃，冷冻干燥的时间为20-30h。冷冻干燥除了起到去除水分的作用外，还通过控制冷冻干燥的条件，使水变成冰而体积膨胀，从而提高了纳米碳球的比表面积。其中，步骤B中，活化处理的条件为：以6.5-10.5℃/min的升温速率升至1000-1200℃，然后保温1-3h。活化处理即为二次碳化，通过控制活化处理的条件，从而使碳前驱体以合适的速率进行热分解，生成大量的分解产物，分解产物逸出后，会在纳米碳球留下稀疏多孔的表面，从而使多孔纳米碳球具有较低的粒径的同时具有较高的比表面积，可以有效提高LCP复合材料的强度和抗静电性。其中，所述滑石粉由第一片状滑石粉和第二片状滑石粉按重量比1-3:1的比例组成，所述第一片状滑石粉的平均粒径为20-30μm，长径比为2.7-4.4:1，所述第二片状滑石粉的平均粒径为60-70μm，长径比为1.1-2.1:1。本专利技术通过采用不同平均粒径和长径比的片状滑石粉进行组合使用，第一片状滑石粉具有较低的粒径和较高的长径比，可以有效改善LCP的熔融流动性，利于LCP、纳米碳球和玻璃纤维的混合分散，第二片状滑石粉具有较高的粒径和较低的长径比，在LCP中具有较好的分散性，并且具有较好的稳定性，可以提高LCP复合材料的力学性能。其中，所述光稳定剂为双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和/或聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯。优选地，所述光稳定剂由双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶丁二酸酯)按重量比1:1的比例混合组成。本专利技术的光稳定剂能够有效抑制LCP的光氧降解，可使复合材料的光稳定性成倍提高。所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂和钾锌复合稳定剂中的至少一种。以上选择的热稳定剂可以防止或延缓热对LCP性能的影响，提高LCP复合材料的热稳定性，延长使用寿命。进一步优选地，所述热稳定剂由钙锌复合稳定剂和钡锌复合稳定剂按重量比1-3:1-3的比例组成，可以更好地阻碍LCP复合材料的热降解。所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168组成的混合物。优选地，所述抗氧化剂由抗氧剂1076和抗氧剂1010按重量比1-3:1-3的比例组成。本专利技术通过适当加入由抗氧剂1076和抗氧剂1010组成的抗氧化剂，可以进一步提高LCP复合材料的抗氧化性能，从而提高其耐候性。如上所述的高强度LCP复合材料的制备方法：按重量份称取各原料，将LCP、纳米碳球、滑石粉、光稳定剂、热稳定剂和抗氧化剂进行混合后，从主喂入口加入至挤出机中，玻璃纤维从侧喂料口加入至挤出机中，熔融挤出造粒后，即得到所述的高强度LCP复合材料。所述挤出机一区到十区的温度依次为300-320℃、310-330℃、320-340℃、340-360℃、350-370℃、340-360℃、330-350℃、320-340℃、300-310℃、290-300℃。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术在LCP中加入了玻璃纤维，可以有效提供LCP复合材料的拉伸强度、抗冲击强度等力学性能，并且使LCP复合材料具有防翘曲的作用，而且本专利技术的玻璃纤维用量较低，可以利于玻璃纤维在LCP中的分散，有效避免玻璃纤维外露的现象发生。2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度LCP复合材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：

【技术特征摘要】
1.一种高强度LCP复合材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：所述纳米碳球的平均粒径为80-100nm，BET比表面积为900-1000m2/g。2.根据权利要求1所述的一种高强度LCP复合材料，其特征在于：所述LCP为数均分子量为6000-10000的热致性液晶聚合物。3.根据权利要求1所述的一种高强度LCP复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维的直径为11-23μm，长径比为20-30:1。4.根据权利要求1所述的一种高强度LCP复合材料，其特征在于：所述纳米碳球通过如下方法制得：A、取竹纤维粉，在惰性气体氛围进行预碳化处理，即得到碳前驱体；B、碳前驱体冷却至室温后，浸渍于质量浓度为8％-12％的氢氧化钾水溶液中0.5-1.5h，然后取出碳前驱体并进行冷冻干燥，然后将冷冻干燥后的碳前驱体置于惰性气体氛围下进行活化处理，即得到纳米碳球。5.根据权利要求4所述的一种高强度LCP复合材料，其特征在于：步骤A中，预碳化处理的条件为：以8-12.5℃/min的升温速率升至400-600℃，然后保温40-70min。6.根据权利要求4所述的一种高强度LCP复合材料，其特征在于：步骤B中，冷冻干燥的温度为-60～-40℃，冷冻干燥的时间为20-30h。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇航，
申请(专利权)人：广东格瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44