一种超高流动性LCP复合材料及其制备方法与流程

一种超高流动性LCP复合材料及其制备方法与流程

液晶高分子聚合物树脂（LCP）具有高强度、高模量、耐磨性、耐热性、耐候性以及电气性能，广泛应用于电子电气、通讯、航天航空、汽车以及医疗等技术领域。然而，LCP在实际生产过程中存在粘度高、流动性差的问题，影响了其在薄壁制品中的应用。为了解决这一问题，本文提出了一种超高流动性LCP复合材料及其制备方法，通过优化配方和工艺条件，显著提高了LCP的流动性和加工性能。

背景技术

随着科学技术的发展，电子电气、通讯、航天航空、汽车以及医疗等技术领域所需要的零件大多数朝向体积更小、厚度更薄的方向发展，相对应LCP制品也朝向体积更小更薄的方向发展。然而，在实生产过程中会发现LCP具有较高的粘度且流动性差，在注塑过程中形成薄而小的产品过程中熔体在流动时遇到的阻力较大，容易导致流动不畅，容易造成缺胶和填充不满，影响LCP产品的质量。

技术实现思路

为了解决液晶高分子聚合物树脂粘度高、流动性差的问题，本技术提供一种超高流动性LCP复合材料及其制备方法。

配方组成

一种超高流动性LCP复合材料，由以下重量百分比的原料制备得到：

• LCP树脂：40-50%
• 聚对苯二甲酸乙二醇酯：10-15%
• 聚乙烯：9-13%
• 纳米级云母粉：10-15%
• 改性剂：5-9%
• 其余量为聚丙烯粉

其中，改性剂是由N，N-乙撑双硬脂酸酰胺、聚乙烯醇和硅酮母粒共混得到。

各组分的作用

• 聚对苯二甲酸乙二醇酯：具有良好的流动性和加工性能，加入聚对苯二甲酸乙二醇酯可以降低复合材料的整体黏度。同时，聚对苯二甲酸乙二醇酯与LCP树脂之间具有良好的相容性，有助于形成均匀的混合体系。
• 聚乙烯：黏度低流动性好，在熔融状态下分子链松散，能够促进聚对苯二甲酸乙二醇酯与LCP树脂在熔融状态下的流动，进而提高体系的流动性。
• 纳米级云母粉：作为无机填料，不仅增强了复合材料的力学性能，还能通过其纳米效应改善加工性能，纳米粒子的高比表面积和表面能有助于促进材料的均匀分散和流动。此外，纳米粒子与聚合物基体之间的界面相互作用也能对LCP材料的流动性产生积极影响。
• 聚丙烯粉：主要用于调整复合材料的整体性能和成本，其低黏度和良好的加工性能也有助于提高复合材料的流动性。

改性剂的作用

• N，N-乙撑双硬脂酸酰胺能够在材料加工过程中形成润滑层，减少熔体流动时的摩擦力和阻力，从而提高体系的流动性；
• 聚乙烯醇可通过降低聚合物分子链间的相互作用力，促进分子链的滑移和流动；
• 硅酮能够渗透到熔体内部，形成润滑网络，进一步降低体系熔体的摩擦力和黏度，三者联合使用能提高LCP复合材料的加工流动性，降低加工难度。

优化参数

• N，N-乙撑双硬脂酸酰胺、聚乙烯醇和硅酮母粒的重量份比为(10-15)：(5-9)：3。
• 聚乙烯醇的分子量为2000-8000。
• 聚丙烯粉为均聚丙烯，在230℃/2.16kg条件下的熔融指数为30-40g/10min。
• 聚乙烯是由分子量为5000-20000的聚乙烯、分子量为20000-80000的聚乙烯和分子量为80000-200000的聚乙烯按照重量份比为(10-12)：(3-6)：1混合得到。
• 聚对苯二甲酸乙二醇酯在285℃/2.16kg条件下的熔融指数为3-10g/10min。
• 纳米级云母粉的平均粒径为5-30nm。

改性纳米级云母粉的制备方法

将云母粉在200-300℃加热1-2h，冷却，将乙醇与冷却的云母粉混合，再加入巯基偶联剂，加热搅拌，过滤，干燥，得到改性纳米级云母粉；所述云母粉与所述巯基硅烷偶剂的重量份比为10：(1-1.5)；所述巯基硅烷偶联剂为-巯丙基三乙氧基硅烷或/和γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

制备方法

一种超高流动性LCP复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：

1. 将LCP树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯粉、改性剂和纳米级云母粉混合，得到混合物；
2. 将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到超高流动性LCP复合材料。

双螺杆挤出机的工艺条件

• 一区温度：240-250℃
• 二区温度：250-270℃
• 三区温度：270-290℃
• 四区温度：270-290℃
• 五区温度：250-270℃
• 六区温度：250-270℃
• 七区温度：240-250℃
• 八区温度：230-250℃
• 九区温度：230-250℃
• 十区温度：230-250℃
• 机头温度：290-310℃
• 混合物停留时间：35-40s

有益效果

本技术通过LCP树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、纳米级云母粉、改性剂和聚丙烯粉，其中，改性剂是由N，N-乙撑双硬脂酸酰胺、聚乙烯醇和硅酮母粒共混得到，通过上述配方配合使用，显著降低LCP的粘度，提高其流动性，使得LCP复合材料更容易加工成型，同时也保证LCP复合材料的强度、模量以及耐候性等性能。