一种液晶聚合物、LCP纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种液晶聚合物、LCP纤维及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术的液晶聚合物的单体单元中包括

【技术实现步骤摘要】
一种液晶聚合物、LCP纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其是一种液晶聚合物、LCP纤维及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]液晶聚合物纤维(LCP纤维)具有高强高模、耐湿热性、耐候性以及耐药品性好等优异的性能，常用来做增强材料，应用于航空、军工、体育等各个领域中。但由于LCP纤维表面化学活性基团少，表面自由能低，存在着与树脂基体间相互作用力较弱的缺陷，限制了其应用效果。
[0003]对纤维表面的改性方法可以分为物理改性合化学改性两大类。物理改性主要有超声浸渍改性，等离子体改性等，化学改性主要为表面接枝、表面刻蚀以及偶联剂改性等。目前对LCP纤维表面改性的研究仍处于实验室研究的阶段，如施伟利等人(施伟利,汪志,王娟,等.热致性液晶聚芳酯纤维表面的化学修饰[J].合成纤维,2013(11):5.)报道了一种热致性液晶聚芳酯纤维表面的化学修饰方法，使用环氧氯丙烷作为处理试剂，通过采用傅
‑
克化学反应对LCP纤维表面进行修饰，提高与其他树脂的结合力；还有东华大学李梦鸽(李梦鸽.热致液晶聚芳酯纤维的表面改性及其与环氧树脂复合材料界面粘结性能的研究[D].东华大学,2020.)报道了使用氧等离子体结合硅烷偶联剂对LCP纤维进行表面改性，提高纤维的表面能，使得改性后的LCP纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度由5.18MPa提高至10MPa左右。
[0004]但目前对于LCP纤维的改性方法不仅工艺复杂，处理时间长，后续还需要增加清洗工艺以除去纤维表面残留试剂，难以实现工业化；并且对于LCP纤维的改性效果有限，其与树脂的界面剪切强度仍较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，克服现有技术中LCP纤维与树脂基体间相互作用力较弱的缺陷，提供一种液晶聚合物，单体单元中包括
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NH
‑
和
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O
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基团，通过引入
‑
NH
‑
基团，一定程度上提高了液晶聚合物的表面自由能。
[0006]本专利技术的另一目的，在于提供上述液晶聚合物的制备方法。
[0007]本专利技术的另一目的，在于提供一种LCP纤维的制备方法，以上述液晶聚合物为原料，在纺丝的过程中喷洒烷基磷酸酯盐水溶液，烷基磷酸酯盐与液晶聚合物的酰胺基团反应形成氢键，使得烷基磷酸酯盐与LCP纤维紧密结合，极大地提高了LCP纤维的表面极性，从而改善了LCP纤维与其他树脂间的结合力。
[0008]本专利技术的另一目的，在于提供上述制备方法制得的LCP纤维。
[0009]本专利技术的另一目的，在于提供上述LCP纤维作为树脂增强材料的应用。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种液晶聚合物，包括式(1)、式(2)所示单体单元中的至少一种和式(3)所示单体
单元：
[0012][0013]其中，R1、R2、R3各自独立地选自
‑
NH
‑
或
‑
O
‑
；
[0014]基于构成所述液晶聚合物的全部单体单元的总摩尔量，含
‑
NH
‑
的单体单元的摩尔含量为1～15％。
[0015]本专利技术的液晶聚合物的单体单元中包括
‑
NH
‑
和
‑
O
‑
基团。其中酰胺基团(
‑
NH
‑
)属于极性基团，通过引入一定量的酰胺基团，提高了液晶聚合物的表面自由能。
[0016]在后续的由液晶聚合物制备LCP纤维的加工过程中，酰胺基团还与烷基磷酸酯盐反应形成氢键，使得烷基磷酸酯盐与LCP纤维紧密结合，进一步提高了LCP纤维的表面极性，使得LCP纤维与树脂的结合力增加。
[0017]R1为
‑
O
‑
基团时，所述式(1)所示单体单元衍生自对羟基苯甲酸；R1为
‑
NH
‑
基团时，所述式(1)所示单体单元衍生自对氨基苯甲酸。
[0018]R2为
‑
O
‑
基团时，所述式(2)所示单体单元衍生自间羟基苯甲酸；R2为
‑
NH
‑
基团时，所述式(2)所示单体单元衍生自间氨基苯甲酸。
[0019]R3为
‑
O
‑
基团时，所述式(3)所示单体单元衍生自2
‑
羟基
‑6‑
萘甲酸；R3为
‑
NH
‑
基团时，所述式(3)所示单体单元衍生自2
‑
氨基
‑6‑
萘甲酸。
[0020]专利技术人研究发现，含
‑
NH
‑
的单体单元占比不宜过低或过高。基于构成所述液晶聚合物的全部单体单元的总摩尔量，含
‑
NH
‑
的单体单元的摩尔含量小于1％时，对于液晶聚合物表明自由能的改善不明显，含
‑
NH
‑
的单体单元的摩尔含量大于15％时，由于酰胺基团具有极性，易形成氢键，易造成液晶聚合物的吸水性上升。当液晶聚合物的吸水性较高时，则LCP纤维的耐候性下降，不利于下游应用，当作为树脂增强纤维与树脂基体混合后，LCP纤维与树脂的结合力下降。含
‑
NH
‑
的单体单元在本专利技术的限定范围内时，液晶聚合物制得的LCP纤维的吸湿率在0.2％以下。
[0021]优选地，基于构成所述液晶聚合物的全部单体单元的总摩尔量，含
‑
NH
‑
的单体单元的摩尔含量为5～10％。
[0022]优选地，基于构成所述液晶聚合物的全部单体单元的总摩尔量，所述式(3)单体单元的摩尔含量为20～30％。
[0023]优选地，基于式(1)和式(2)单体单元的摩尔量之和，所述式(2)单体单元的摩尔含量为1～10％。
[0024]对于液晶聚合物，单体单元中的萘环含量和苯环含量，以及取代基处于间位还是对位，均会影响液晶聚合物的熔点、结晶温度和剪切粘度。为了获得加工性能好、力学性能好的LCP纤维，液晶聚合物的熔点和剪切粘度不宜过高或过低。专利技术人研究发现，本专利技术的三种单体单元在上述摩尔百分比范围时，制得的液晶聚合物的熔点为270～330℃，结晶温度为200～260℃，剪切粘度为25～50Pa
·
s，熔点和剪切粘度适宜，液晶聚合物兼具良好的加工性能和力学性能。
[0025]液晶聚合物的熔点、结晶温度按照如下方法进行检测：
[0026]采用NETZSCH公司制DSC 200F3测得，以20℃/min的升温速率，从室温升温至熔点以上30℃，再以20℃/min降温至室温，最后以20℃/min升温至熔点以上30℃；取第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶聚合物，其特征在于，包括式(1)、式(2)所示单体单元中的至少一种和式(3)所示单体单元：其中，R1、R2、R3各自独立地选自
‑
NH
‑
或
‑
O
‑
；基于构成所述液晶聚合物的全部单体单元的总摩尔量，含
‑
NH
‑
的单体单元的摩尔含量为1～15％。2.根据权利要求1所述液晶聚合物，其特征在于，基于构成所述液晶聚合物的全部单体单元的总摩尔量，含
‑
NH
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的单体单元的摩尔含量为5～10％。3.根据权利要求1所述液晶聚合物，其特征在于，基于构成所述液晶聚合物的全部单体单元的总摩尔量，所述式(3)单体单元的摩尔含量为20～30％。4.根据权利要求1所述液晶聚合物，其特征在于，基于式(1)和式(2)单体单元的摩尔量之和，所述式(2)单体单元的摩尔含量为1～10％。5.权利要求1～4任一项所述液晶聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在惰性气体加压条件下，将式(1)～式(3)所示单体单元分别对应的单体混合，在酰化剂的作用下进行酰化反应；酰化产物再进行缩聚反应，得到所述液晶聚合物。6.一种LCP纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：马达锋，肖中鹏，姜苏俊，陈平绪，黄险波，叶南飚，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：