[发明专利]一种阻燃液晶离聚物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物合成领域，具体涉及一种阻燃液晶离聚物及其合成方法。

背景技术

液晶离聚物（LCI）不仅具有液晶聚合物优异的力学性能、加工流变性能，而且具有离聚物的离子传递特性。这为高性能、高功能化材料以及液晶高分子复合材料的开发提供了新的途径。LCI通过离子的相互作用使液晶高分子链之间的相互作用增强，从而改善液晶高分子的横向性能，也使得液晶高分子与高分子基体在原位复合时的相容性得以改善。

LCI主要是指带有羧基、铵基、磺酸基等离子基团的液晶聚合物和离子自组装液晶聚合物。由于羧基的弱离子性能，常常需要在聚合物中引入较多的羧基才能体现离子性能，而过多的羧基又引起聚合物的液晶性能下降，因此该类LCI的应用价值不大。而季铵盐类的LCI，虽然研究的较多，但是此类LCI的熔体粘度较大，离子作用体现不是十分明显；而由于磺酸基的羟离子作用，仅有少量磺酸离子存在就能较大地体现聚合物的极性，同时又保持其液晶性能，与其他类型的LCI相比，含磺酸基的LCI的理论研究价值极大，应用前景广阔。

另外，绝大多数高分子材料都属于可燃、易燃材料。因此，人们对高分子材料的火灾危害性也越来越重视。近年来，研究者们对高分子阻燃技术的研究也越来越成熟。LCI也与其他高聚物一样，遇火即被点燃。为了保障生命、财产安全，需要对LCI材料进行阻燃改性。现存的阻燃改性方法有化学方法和物理方法两种。其中，在分子合成过程中，让阻燃单体参与化学反应，并成为LCI分子链的一部分，是改善LCI阻燃性的有效途径之一。但是，这种改性方法必须同时满足两点要求，一是使LCI达到阻燃级别，二是保持LCI的液晶性。阻燃单体也分为卤系阻燃单体与无卤阻燃单体两种，随着人们环保意识的增强，近年来出现了用无卤阻燃单体替代卤系阻燃单体的发展趋势。拥有阻燃性能的LCI在与热塑性聚酯共混时，可直接形成阻燃级别的复合材料，避免了使用阻燃剂而产生的不良效果。本发明将含磷与含氮两种无卤阻燃元素引入LCI中，以期提高其阻燃性。

2010年徐新宇等人报道了含磺酸基的LCI在聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）/聚丙烯（PP）共混体系中的增容作用（含磺酸基的液晶离聚物在PBT/PP共混体系中的增容作用。高分子材料科学与工程，2010，26(3)：69～71）。由于合成的含有磺酸基的LCI与PBT、PP进行了熔融共混制备的PBT/PP/LCI共混物不具有阻燃性能，限制其应用领域。2011年曲文忠等人又报道了含磺酸基的主链LCI对PBT/聚乙烯（PE）共混体系的增容增强作用（含磺酸基的主链液晶离聚物对PBT/PE共混体系的增容增强作用.高分子材料科学与工程，2011，27(2)：108～113）。将液晶单体对苯二甲酸二-（4-羧基苯）酯（M1）与1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇和亮黄（BY）合成的一种含有磺酸基的主链LCI与PBT、PE进行熔融共混制备的PBT/PE/LCI共混物，虽然制备的LCI中含有阻燃元素氮，但是此LCI的结构比较复杂，制备上存在一定的难度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，设计一种能起到阻燃作用的液晶离聚物，并提供合成该阻燃液晶离聚物的方法。

本发明的技术目的是采用以下的技术方案来实现的：一种阻燃液晶离聚物，所述阻燃液晶离聚物具有如下结构通式：

所述n为6～10的整数。

本发明所述的阻燃液晶离聚物，所述结构式中n优选7～10，更优选为8～10，最优选为9。

本发明所述的阻燃液晶离聚物含有无卤阻燃元素磷和氮，具有阻燃性。

本发明所述阻燃液晶离聚物的合成方法为：是由式ⅰ（10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂10-磷杂菲-10-氧化物，即DOPO-HQ）、式ⅱ（复合二元酰氯）和式ⅲ（4-羟基萘偶氮对苯磺酸钠）的三种单体化合物通过缩聚反应而成，

本发明所述的合成方法优选所述式ⅰ、式ⅱ和式ⅲ的三种单体反应摩尔比为1～4:1～4:0.5～2.5。

本发明所述的合成方法包括如下步骤：

①制备溶液I和溶液II：将1～4摩尔份数式ⅰ的单体和1～4摩尔份数式ⅱ的单体分别溶于邻二氯苯中，制备0.5～5wt%的溶液I和2～10wt%的溶液II；

②溶液I与溶液II的反应：于80～100℃下，将溶液Ⅰ与溶液Ⅱ搅拌反应12～14h，得到反应液a；

③制备溶液III：将0.5～2.5摩尔份数式ⅲ的单体溶于乙醇中制备2～11wt%的溶液III；