CN106633680A - 改性液晶聚酯树脂复合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体公开了一种改性液晶聚酯树脂复合物及其制备方法和应用。所述改性液晶聚酯树脂复合物，包括重量份数如下的组分：液晶聚酯树脂50～80份；添加剂10～30份；填料20～40份；其中，所述添加剂为聚四氟乙烯。本发明提供的改性液晶聚酯树脂复合物介电常数极小，同时具有良好的机械强度，适用于高频电子器件领域中。

Description

改性液晶聚酯树脂复合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种改性液晶聚酯树脂复合物及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着电子信息产业的高速发展，电子设备高频化的发展趋势越来越明显，尤其是电子产品、通信制品、卫星传输的高速发展，信息产业走向高速与高频化，更加优异的高频电子部件要求材料具有更高的性能。

因此，对作为电子部件原材料的全芳香族液晶聚酯树脂(LCP)的性能提出了更高的要求。

材料的耐高频特性是介电性能决定的，介电常数(Dk)必须小而且很稳定，信号的传送速率与材料介电常数的平方根成反比，介电常数越低，信号传送速度越快，同时介电常数还会随信号频率变化，频率越高介电常数越小。现有LCP复合物在相对空气中的介电常数是(1GHz)3.6～4.5(1KHz)，比较高。随着电子材料的不断升级，高介电常数容易造成信号传输的延迟，而以往的LCP复合物的介电性能不够优异，因此需要改善LCP复合材料的介电常数，使其具有较低的介电常数，以尽量减少功耗损失，从而使得其用于电子设备中时，具有更好的电子性能。

发明内容

本发明为解决现有全芳香族液晶聚酯树脂复合物存在的介电性能常数不够优异且机械强度不佳等问题，提供一种改性液晶聚酯树脂复合物及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种改性液晶聚酯树脂复合物，包括重量份数如下的组分：

液晶聚酯树脂 50～80份；

添加剂 10～30份；

填料 20～40份；

其中，所述添加剂为聚四氟乙烯。

以及，一种改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法，至少包括以下步骤：

S01.按如上所述的比例称取液晶聚酯树脂、添加剂及填料；

S02.分别将称取的所述液晶聚酯树脂、添加剂及填料进行干燥处理；

S03.将步骤S02处理后的液晶聚酯树脂、添加剂及填料进行混料处理；

S04.将步骤S03获得的混合物料进行熔融混炼、挤出、拉条、冷却、造粒处理。

相应地，所述改性液晶聚酯树脂复合物在高频电子器件中的应用。

本发明上述实施例组分获得的复合物具有介电常数小、并保持良好的机械强度的特点。

本发明实施例提供的改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法，生产原料简单、无需添加相容剂，而直接采用液晶聚酯树脂、添加剂和填料进行混合再熔融挤出的工艺，可使填料均匀的分散于树脂中，最终得到介电常数小且机械强度良好的改性液晶聚酯树脂复合物。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种改性液晶聚酯树脂复合物，包括重量份数如下的组分：

液晶聚酯树脂 50～80份；

添加剂 10～30份；

填料 20～40份；

其中，所述添加剂为聚四氟乙烯。

聚四氟乙烯(英文简称：PTFE)，聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数很低(﹤2.1)，且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。在-196℃～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能。还具有极高的耐化学腐蚀性能，例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于绝大多数的溶剂。

在任何一个实施例中，液晶聚酯树脂指的是全芳香族液晶聚酯树脂。

涉及的全芳香族液晶聚酯树脂通过以下方式进行制备：

1)采用至少两种单体进行缩聚反应，以合成全芳香族液晶聚酯预聚物；

2)然后对获得的全芳香族液晶聚酯预聚物进行固相缩聚，最终获得全芳香族液晶聚酯树脂。

这里涉及的单体包括自由芳香族二醇、芳香族二胺及芳香族羟胺中的至少一种及香族二羧酸。

进一步地，单体还包括芳香族羟基羧酸及芳香族氨基羧酸中的至少一种。

在任何一个实施例所有的全芳香族液晶聚酯树脂中，均具有重复单元的特点。

其中，自由芳香族二醇包含的重复单元为：-O-Ar-O-；

芳香族二胺包含的重复单元为：

芳香族羟胺包含的重复单元为：

芳香族二羧酸包含的重复单元为：

芳香族羟基羧酸包含的重复单元为：

芳香族氨基羧酸包含的重复单元为：

以上重复单元中，Ar表示苯撑、联苯撑、萘或两个苯撑由碳或非碳的元素进行键合的芳香族化合物；或者苯撑、联苯撑、萘或两个苯撑由碳或非碳的元素进行键合形成的芳香族化合物中的至少一个氢元素被其他元素取代的芳香族化合物。

上述全芳香族液晶聚酯树脂的制备过程中，可以采用溶液缩聚法，也可以采用本体缩聚法。而为了促进缩聚反应，可以在合成全芳香族液晶聚酯预聚物的过程中使用酰基化剂等物质对原料进行预处理，尤其可以采用乙酰基化剂进行预处理。

上述固相缩聚反应(固态缩聚反应)中，需要给全芳香族液晶聚酯预聚物提供适当的热量，具体供热可通过加热板、热风、高温流体等方法，而为了除去固态缩聚反应的副产物，可利用惰性气体吹扫或利用真空清除。

在任一的实施例中，填料为玻璃纤维、晶须、碳纤维中的至少一种。填料的添加，可以增强复合物的机械性能、热性能及电性能等。

本发明上述实施例提供的改性液晶聚酯树脂复合物，由于加入了适量的PTFE和玻璃纤维，制得的改性液晶聚酯树脂复合物的介电常数明显减小，并且还能保持良好的机械强度。

相应地，本发明在上述实施例的基础上，进一步提供了本发明实施例改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法。

在一实施例中，所述改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法至少包括以下步骤：

S01.按如上所述的比例称取液晶聚酯树脂、添加剂及填料；

S02.分别将称取的所述液晶聚酯树脂、添加剂及填料进行干燥处理；

S03.将步骤S02处理后的液晶聚酯树脂、添加剂及填料进行混料处理；

S04.将步骤S03获得的混合物料进行熔融混炼、挤出、拉条、冷却、造粒处理。

其中，添加剂为PTFE。聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数很低(﹤2.1)，且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性能都较高。在-196℃～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能。还具有极高的耐化学腐蚀性能，例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于绝大多数的溶剂。

步骤S02中，干燥处理的温度为120℃～150℃，处理时间为3h～5h，超过150℃以及长时间干燥，物料会粘附在托盘上。干燥处理的目的主要是使得原料充分干燥，避免水分过高降低最终产物的性能。

步骤S03中，PTFE、液晶聚酯树脂、填料进行混合的目的是使填料在复合物中分散更加均匀，以提高复合物性能，可以选用自动混合机进行混合。当然，不局限于自动混合机。

步骤S04中，优选双螺杆挤出机进行熔融混炼。在300RPM～600RPM的螺杆转速下熔合，螺筒温度为310℃～355℃，控制真空度在0.5MPa～0.8MPa。

本发明上述实施例提供的改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法，生产原料简单、无需添加相容剂等助剂，直接采用液晶聚酯树脂与填料及PTFE进行熔融挤出的工艺，可使填料均匀的分散于树脂中，得到性能更加优异的复合物。

无论是上述提供的改性液晶聚酯树脂复合物还是有上述制备方法制备的改性液晶聚酯树脂复合物，均可作为高频电子器件的原材料。

当然，应用于高频电子器件只是本发明实施例提供的改性液晶聚酯树脂复合物的一个应用领域，不过应当明确，其应用领域不仅限于高频电子器件。

为了更好的说明本发明实施例提供的改性液晶聚酯树脂复合物及其制备方法，下面通通过实施例进行举例说明。

实施例1

一种改性液晶聚酯树脂复合物，包括重量份数如下的组分：

PTFE 10份；

全芳香族液晶聚酯树脂 60份；

玻璃纤维 30份。

实施例1提供的改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法如下：

步骤S01、将PTFE10份，全芳香族液晶聚酯树脂(由江苏沃特特种材料有限公司生产)60份、玻璃纤维30份，置于130℃环境中，干燥4小时；

步骤S02、将干燥后的PTFE、玻璃纤维和全芳香族液晶聚酯树脂投入自动混合机混合均匀，获得混合物料；

步骤S03、将步骤S02得到的混合物投入双螺杆挤出机进行熔融混炼，然后经过挤出，拉条，冷却，造粒，得到改性液晶聚酯树脂复合物。

实施例2

一种改性液晶聚酯树脂复合物，包括重量份数如下的组分：

PTFE 15份；

全芳香族液晶聚酯树脂 55份；

玻璃纤维 30份。

实施例2提供的改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法如下：

步骤S01、将PTFE15份，全芳香族液晶聚酯树脂(由江苏沃特特种材料有限公司生产)55份、玻璃纤维30份，置于130℃环境中，干燥4小时；

步骤S02、将干燥后的PTFE、玻璃纤维和全芳香族液晶聚酯树脂投入自动混合机混合均匀，获得混合物料；

步骤S03、将步骤S02得到的混合物投入双螺杆挤出机进行熔融混炼，然后经过挤出，拉条，冷却，造粒，得到改性液晶聚酯树脂复合物。

实施例3

一种改性液晶聚酯树脂复合物，包括重量份数如下的组分：

PTFE 30份；

全芳香族液晶聚酯树脂 50份；

玻璃纤维 20份。

实施例3提供的改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法如下：

步骤S01、将PTFE30份，全芳香族液晶聚酯树脂(由江苏沃特特种材料有限公司生产)50份、玻璃纤维20份，置于130℃环境中，干燥4小时；

步骤S02、将干燥后的PTFE、玻璃纤维和全芳香族液晶聚酯树脂投入自动混合机混合均匀，获得混合物料；

步骤S03、将步骤S02得到的混合物投入双螺杆挤出机进行熔融混炼，然后经过挤出，拉条，冷却，造粒，得到改性液晶聚酯树脂复合物。

对比例1

一种改性液晶聚酯树脂复合物，包括重量份数如下的组分：

PTFE 0份；

全芳香族液晶聚酯树脂 70份；

玻璃纤维 30份。

将对比例1提供的改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法如下：

步骤S01、将全芳香族液晶聚酯树脂(由江苏沃特特种材料有限公司生产)70份、玻璃纤维30份，置于130℃环境中，干燥4小时；

步骤S02、将玻璃纤维和全芳香族液晶聚酯树脂投入自动混合机混合均匀，获得混合物料；

步骤S03、将步骤S02得到的混合物投入双螺杆挤出机进行熔融混炼，然后经过挤出，拉条，冷却，造粒，得到改性液晶聚酯树脂复合物。

为了验证本发明实施例1～3及对比例1制备的复合物性能，将上述实施例1～3和对比例1分别获得的复合物作为注塑原料，使用注塑成型机注塑成型，并通过以下方法测试和评价实施例与对比例中复合物的性能：

(1)介电常数

本发明实施例涉及的介电常数按ASTM D-150标准，测试频率为1KHz、1MHz、1GHz。

(2)弯曲强度

本发明实施例涉及的弯曲强度测定按照ASTM D-790标准。

上述测试结果统计于表1中。

表1实施例及对比例中复合物性能测试结果

性能指标	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3
					弯曲强度/MPa	160	154	141	135
介电常数/KHz	4.3	3.8	3.5	3.2
					介电常数/MHz	3.7	3.1	2.8	2.7
介电常数/GHz	3.4	2.8	2.6	2.5

从上表1可知，实施例1～3制备的改性液晶聚酯树脂复合物在同一频率下，随着PTFE含量的增加，介电常数比对比例1中制备的树脂复合物明显降低；但是，随着液晶聚酯树脂含量的降低，弯曲强度也会下降，通过实施例2和实施例3对比，当PTFE添加量为15％时(即实施例2)，液晶聚酯复合物的弯曲强度达到所需要求，且介电常数很低。经过综合考虑，采用本发明的实施例2配方组成，液晶聚酯复合物具有较低的介电常数，且保持良好的机械强度。由此，依据本发明实施例制备的改性液晶聚酯树脂复合物可用作高频电子器件的原材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性液晶聚酯树脂复合物，其特征在于：包括重量份数如下的组分：

液晶聚酯树脂 50～80份；

添加剂 10～30份；

填料 20～40份；

其中，所述添加剂为聚四氟乙烯。

2.如权利要求1所述的改性液晶聚酯树脂复合物，其特征在于：所述液晶聚酯树脂为全芳香族液晶聚酯树脂。

3.如权利要求1所述的改性液晶聚酯树脂复合物，其特征在于：所述填料为玻璃纤维、晶须、碳纤维中的至少一种。

4.如权利要求2所述的改性液晶聚酯树脂复合物，其特征在于：所述全芳香族液晶聚酯树脂按如下所述步骤制备：

1)采用至少两种单体进行缩聚合成全芳香族液晶聚酯预聚物；

2)将所述全芳香族液晶聚酯预聚物进行固态缩聚反应；

其中，所述单体为自由芳香族二醇、芳香族二胺及芳香族羟胺中的至少一种及芳香族二羧酸。

5.如权利要求4所述的改性液晶聚酯树脂复合物，其特征在于：所述单体还包括芳香族羟基羧酸及芳香族氨基羧酸中的至少一种。

6.如权利要求2～3任一所述的改性液晶聚酯树脂复合物，其特征在于：所述自由芳香族二醇、芳香族二胺、芳香族羟胺、芳香族二羧酸、芳香族羟基羧酸及芳香族氨基羧酸分别包含如下的重复单元：-O-Ar-O-、

其中，Ar为苯撑、联苯撑、萘或两个苯撑由碳或非碳的元素进行键合的芳香族化合物；或者苯撑、联苯撑、萘或两个苯撑由碳或非碳的元素进行键合的芳香族化合物中至少一个的氢元素被其他元素所取代形成的芳香族化合物。

7.一种改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法，至少包括以下步骤：

S01.按如权利要求1～6任一所述的比例称取液晶聚酯树脂、添加剂及填料；

S02.分别将称取的所述液晶聚酯树脂、添加剂及填料进行干燥处理；

S03.将步骤S02处理后的液晶聚酯树脂、添加剂及填料进行混料处理；

S04.将步骤S03获得的混合物料进行熔融混炼、挤出、拉条、冷却、造粒处理。

8.如权利要求7所述的改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法，其特征在于：所述干燥处理的温度为120℃～150℃，处理时间为3h～5h。

9.如权利要求7所述的改性液晶聚酯树脂复合物的制备方法，其特征在于：所述熔融混炼的设备为双螺杆挤出机。

10.如权利要求1～6任一项所述的改性液晶聚酯树脂复合物在高频电子器件领域中的应用。