[发明专利]基于高性能聚合物和贯穿液晶热固性材料的分子复合材料

说明书

本发明涉及一种聚合物组合物及其制备方法，所述聚合物组合物包含第一聚合物(尤其是HPP)和贯穿所述第一聚合物的液晶热固性材料(LCT)网络，所述LCT网络包含至少部分聚合的LCT低聚物。本发明的聚合物组合物随着时间不会分离成两个不同的聚合物相(第一聚合物和LCT)并且具有改善的热机械性能。具体地，本发明可用于改善HPP的性能。聚合物组合物可用作高耐性材料，尤其是具有改善的耐热性。

技术领域

本发明涉及聚合物材料。更具体地，本发明涉及特定的聚合物共混物，其可在分子水平上混合。

背景技术

在本领域中，所谓的高性能聚合物(HPP)是已知的。这些通常为全芳族聚合物，例如液晶聚合物(LCP)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)或聚芳醚酮(PAEK)。

已提议使用非反应性高分子量LCP来改性高性能聚合物(HPP)，例如PPS(参见例如Gopakumar等，Polymer 39(1998)2221-2226)、PES(参见例如He等，Polymer 35(1994)5061-5066)、PEI、PEEK(例如Goel等，Materials and Manufacturing Processes 16(2001)427-437)或PEKK，特别是改善这些聚合物的加工性以及获得具有改善的热机械性能的“分子复合材料”。尽管可真正改进加工，但是发现HPP似乎与LCP形成不相容的熔融相。在冷却后，熔体分离成两个不同的相(HPP和LCP)。因此，该方法不能用于制备其中LCP为分子分散的强化材料的分子复合材料。

本发明的一个目的是提供包含不经受如在现有技术中所述的相分离的HPP的聚合物组合物。本发明进一步的目的是提供HPP的机械性能得以改善的这种组合物。

发明内容

本发明涉及聚合物组合物，其包含第一聚合物(尤其是HPP)和贯穿所述第一聚合物的液晶热固性材料(LCT)网络，所述LCT网络包含至少部分聚合的LCT低聚物。

本发明进一步涉及用于制备第一方面的聚合物组合物的方法。所述方法包括以下步骤：提供包含第一聚合物(尤其是HPP)和LCT前体(尤其是LCT低聚物)的聚合物共混物的熔体，以及在至少部分的LCT前体中(尤其是通过LCT扩链和交联)引发聚合。在聚合后，LCT前体在第一聚合物基质中形成高度分散的液晶网络，从而形成真正的分子复合材料。这意味着第一聚合物和LCT在分子水平上形成均匀混合物。

发明人发现，本发明的聚合物组合物随着时间流逝不会分离成两个不同的宏观聚合物相(第一聚合物和LCT)。不期望受任何理论的束缚，据信贯穿第一聚合物的交联的液晶网络防止两个聚合物相分离。

发现LCT网络改善第一聚合物的性能。具体地，与纯的第一聚合物相比，聚合物组合物显示出改善的热机械性能(例如，改善的拉伸强度和E模量)。

具体地，本发明可用于改善HPP的性能。HPP可用于更加苛刻的应用，例如在高温和/或恶劣环境下。本发明的方法提供可在这些条件下适合使用的HPP。

同时，聚合物组合物可用于在暴露于外部热源下交联。这尤其用于制备耐火产品。在这些产品中，LCT防止热塑性主体HPP(基质)软化(丧失形状)和滴落(使火势蔓延)。对于这类应用，通常将低聚物共混到聚合物主体中并且仅允许部分扩链/交联。

聚合物组合物可用作耐高温材料，尤其是具有改善的耐热性的材料。

具体实施方式

本发明的聚合物组合物包含两种聚合物。第一聚合物通常为高性能聚合物(HPP)，而另一种聚合物为液晶热固性材料(LCT)。下文详细地描述两种聚合物。聚合物组合物也可被称为“分子复合材料”或“(大)分子聚合物复合材料”，该术语强调所述组合物由两种或更多种不同的聚合物制成且高度混合。