[发明专利]一种聚芳酰胺液晶聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚芳酰胺液晶聚合物及其制备方法和应用，通过二甲酰氯单体与芳香型二醚二胺、对苯二胺共聚得到一系列新型的聚芳酰胺液晶聚合物，分子主链结构中含有柔性醚键，降低分子链刚性和分子链间作用力，从而降低了熔融温度，提高加工流动性，可以形成稳定的液晶态，加工成型性好。本发明的聚芳酰胺液晶聚合物是一种向列型的主链型热致性液晶聚合物，具有优异的力学性能和热稳定性，加工性能好，适用于热塑加工，可作为薄膜材料和树脂基复合材料应用于航天航空、精密机械、石油化工、汽车薄壁耐热制件、超薄壁化电气零部件或食品餐具领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种聚芳酰胺液晶聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

聚芳酰胺（芳纶）纤维具有超高强度、超高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃、耐疲劳、线膨胀系数低、尺寸稳定性好等一系列优异的性能，主要用来制作高强力、耐高温的有机纤维，还可以用来制作薄膜增强材料，因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件（如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等）、舰船（如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等）、汽车（如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等）以及耐热运输带、体育运动器材等。

然而，传统的聚芳酰胺树脂由于分子主链的规整性和刚性，以及分子间氢键的存在，使其难溶、难熔，工业加工性能差，限制了产品的开发和应用。研究表明，通过在聚合物分子主链中引入柔性基团、体积较大的基团、扭曲非共平面的结构可以改善聚芳酰胺的溶解性，但往往会使其耐热性能下降。中国专利申请CN109134847A和CN109134848A公开了一种多元共聚芳酰胺，通过多元共聚引入侧链，降低聚芳酰胺的规整性，使其结晶性下降而提高其溶解性；但其引入侧链过程复杂，并且由于侧链基团空间位阻大会影响单体的反应活性。

现有技术中，主要是通过提高聚芳酰胺的溶解性能来改善其加工性能，而随着5G技术的不断发展，对于热塑性复合材料的需求也越来越多，因此，解决聚芳酰胺材料存在难以进行热塑加工的问题，进一步拓宽聚芳酰胺材料的应用，是本发明的主要研究方向。

发明内容

本发明目的在于，提供一种聚芳酰胺液晶聚合物，具有优异的力学性能和耐热性，加工成型性好，适用于热塑加工。

本发明的另一目的在于，提供上述聚芳酰胺液晶聚合物的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚芳酰胺液晶聚合物，由如下述式（Ⅰ）~式（Ⅳ）的重复单元构成：

式（Ⅰ）

式（Ⅱ）

式（Ⅲ）

式（Ⅳ）

以所述的式（Ⅰ）~式（Ⅳ）重复单元的摩尔总量为100mol%计，所述的式（Ⅰ）重复单元含量小于或等于100mol%且不等于0；所述的式（Ⅱ）重复单元含量小于100mol%；所述的式（Ⅲ）重复单元含量小于100mol%；所述的式（Ⅳ）重复单元含量小于100mol%；

其中，R1的结构选自式（Ⅴ）、式（Ⅵ）中的任意一种或几种；

式（Ⅴ）

式（Ⅵ）

式（Ⅶ）

其中，R₂选自、、、杂环芳香基团或多环芳香基团中的任意一种；所述n为大于或等于1的正整数；所述R₃选自、、、、、、、、氧原子、硫原子或高于6个碳原子的直链或支化的脂肪族二价基团中的任意一种，其中，n₂为1~6的正整数；所述杂环芳香基团是指构成环的原子除碳原子外，还至少含有一个杂原子的芳香基团；所述多环芳香基团是指两个或两个以上苯环以稠环形式相连的芳香基团。

优选的，所述的式（Ⅰ）重复单元含量为50mol%~100mol%；所述的式（Ⅱ）重复单元含量小于等于50mol%；所述的式（Ⅲ）重复单元含量小于等于50mol%；所述的式（Ⅳ）重复单元含量小于等于50mol%；更优选的，所述的式（Ⅱ）、式（Ⅲ）和式（Ⅳ）重复单元的含量均不等于0。