熱致主鏈型液晶聚酮及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明具體涉及一種主鏈型液晶高分子材料及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶態(tài)作為物質(zhì)重要而普遍的存在形式，有著深刻的意義和豐富的內(nèi)涵。超分子 科學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域深入研宄表明，不僅超分子結(jié)構(gòu)的形成需要液晶作用力的支持，生命 現(xiàn)象的物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)也普遍存在著液晶態(tài)。作為液晶科學(xué)的重要分支之一，自上世紀(jì)60年 代后期美國(guó)杜邦公司的Inkwolek等發(fā)現(xiàn)芳香聚酰胺溶液的液晶行為，并于1972年生產(chǎn)出 Kevlar纖維以來，液晶高分子以其獨(dú)特的流變性能、高模量、豐富的液晶相行為以及獨(dú)特的 功能性質(zhì)，成為了高分子材料中一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。當(dāng)前，液晶高分子 用作高強(qiáng)高模材料、液晶復(fù)合材料、信息存儲(chǔ)介質(zhì)材料等，在航天航空、導(dǎo)彈、機(jī)械、光電顯 示、記錄存儲(chǔ)、微波爐具等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)液晶基元在高分子鏈上的位置，可以 分為主鏈型液晶高分子和側(cè)鏈型液晶高分子，前者液晶基元位于主鏈之中，后者液晶基元 作為側(cè)基懸掛在主鏈之上。
[0003] 在主鏈型液晶高分子材料中，根據(jù)液晶相產(chǎn)生的條件不同，可以分為溶致主鏈型 液晶高分子和熱致主鏈型液晶高分子。芳香聚酯類（如Xydar、v ectra)、芳香聚酰胺類（如 Kevlar)，作為溶致主鏈型液晶高分子的代表，以其優(yōu)異的耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的力 學(xué)性能，占據(jù)著重要的地位并得到了廣泛應(yīng)用。這些溶致主鏈型液晶高分子材料的制備是 通過酯化反應(yīng)或酰胺化反應(yīng)，由于產(chǎn)物高分子的溶解性能不好，致使反應(yīng)往往是在強(qiáng)極性 溶劑或高溫條件下進(jìn)行，條件較為苛刻；而且反應(yīng)過程中，需要除去副產(chǎn)物小分子水或氯化 氫，這使得制備過程和工藝變得更為復(fù)雜。從成型加工的角度，這些溶致液晶高分子材料由 于熔融溫度高于熱分解溫度，所以采用溶液加工方式，致使加工過程中耗費(fèi)大量的溶劑以 及高能耗。另外，對(duì)于這些高分子材料，由于酰胺鍵、酯鍵的存在，能發(fā)生水解或醇解反應(yīng)， 致使材料發(fā)生降解，影響材料的長(zhǎng)期使用性能和壽命。因此，采用商品化的單體、選擇條件 溫和的反應(yīng)，開拓新型主鏈型液晶高分子，特別是制備能通過熔體加工的熱致主鏈型液晶 高分子，具有重要的理論價(jià)值，而且制備的材料具有液晶高分子材料的優(yōu)異性能，可以在信 息存儲(chǔ)、液晶原位增強(qiáng)復(fù)合材料、光電顯示等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種熱致主 鏈型液晶聚酮及其制備方法，制備的主鏈型液晶聚酮具有熱致液晶性質(zhì)，易于通過熔體成 型加工，而且合成工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)單體來源廣泛，成本低。
[0005] 本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種熱致主鏈型液晶聚酮，具有式1所示結(jié)構(gòu)，其中m = 4-10, η為聚合度。
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱致主鏈型液晶聚酮，其特征在于它具有下式所示結(jié)構(gòu)，其中m = 4-10,η為聚 合度。
2. 權(quán)利要求1所述的一種熱致主鏈型液晶聚酮的制備方法，其特征在于是將單體 4, 4'-二苯氧基二苯甲酮與脂肪族二元羧酸為單體，以伊頓試劑為反應(yīng)介質(zhì)與脫水劑，通過 親電反應(yīng)制備得到熱致主鏈型液晶聚酮。
3. 權(quán)利要求1所述的一種熱致主鏈型液晶聚酮的制備方法，其特征在于是將單體 4, 4'-二苯氧基二苯甲酮與脂肪族二元羧酸均勻溶解于伊頓試劑中，于溫度20?80°C反應(yīng) 2?24小時(shí)；將所得溶液與水混合，得絮狀固體沉淀即為得到熱致主鏈型液晶聚酮。
4. 權(quán)利要求2或3所述的一種熱致主鏈型液晶聚酮的制備方法，其特征在于所述 4, 4' -二苯氧基二苯甲酮與脂肪族二元羧酸的摩爾比為0. 99-1. 01。
5. 權(quán)利要求2或3所述的一種熱致主鏈型液晶聚酮的制備方法，其特征在于所述伊頓 試劑與脂肪族二元羧酸的質(zhì)量比為4-20。
6. 權(quán)利要求2或3所述的一種熱致主鏈型液晶聚酮的制備方法，其特征在于所述脂肪 族二元羧酸的碳原子個(gè)數(shù)為6-12。
7. 權(quán)利要求2或3所述的一種熱致主鏈型液晶聚酮的制備方法，其特征在于所述伊頓 試劑的配制方法為將五氧化二磷溶于甲磺酸中，五氧化二磷的質(zhì)量百分比為0. 05-0. 15。
8. 權(quán)利要求2或3所述的一種熱致主鏈型液晶聚酮的制備方法，其特征在于詳細(xì)步驟 為： 1) 將單體4, 4'-二苯氧基二苯甲酮和脂肪族二元酸按摩爾比為0. 99-1. 01混合，然后 加入伊頓試劑，室溫下攪拌使單體溶解；其中，伊頓試劑與脂肪族二元酸的質(zhì)量比為4-20 ; 2) 將步驟1)所得溶液在反應(yīng)溫度20?80°C反應(yīng)2?24小時(shí)；反應(yīng)完成后，將所得溶 液倒入蒸餾水中，所得絮狀固體沉淀即為熱致主鏈型液晶聚酮。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種熱致主鏈型液晶聚酮的制備方法，其特征在于所述步驟 2)中的反應(yīng)溫度為固定單一溫度或程序升溫。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種熱致主鏈型液晶聚酮的制備方法，其特征在于步驟2) 所得熱致主鏈型液晶聚酮用蒸餾水洗滌后，干燥即得到純凈的熱致主鏈型液晶聚酮產(chǎn)品。
【專利摘要】本發(fā)明涉及熱致主鏈型液晶聚酮及其制備方法，將單體4,4’-二苯氧基二苯甲酮與脂肪族二元羧酸為單體，以伊頓試劑為反應(yīng)介質(zhì)與脫水劑，通過親電反應(yīng)制備得到熱致主鏈型液晶聚酮。本發(fā)明制備的主鏈型液晶聚酮具有熱致液晶性質(zhì)，具有耐高溫、耐水解等物理化學(xué)性能，該熱致主鏈型液晶聚酮有望在液晶原位增強(qiáng)復(fù)合材料、信息存儲(chǔ)介質(zhì)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C08G16-00, C09K19-38
【公開號(hào)】CN104530341
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410782897
【發(fā)明人】郭慶中, 劉爽, 范超君, 劉仿軍, 吳江渝, 李亮, 鄢國(guó)平
【申請(qǐng)人】武漢工程大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日