一种液晶聚合物互锁网络及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种液晶聚合物互锁网络及其制备方法和应用。本发明专利技术的液晶聚合物互锁网络，包括如下重量份数的组分：25～75份含可逆DA键的交联液晶聚合物D；25～75份含动态可逆亚胺键的交联聚合物S。本发明专利技术提供的液晶聚合物互锁网络选用互不干扰的DA键与亚胺键组合，分别制备环氧液晶与聚氨酯交联网络，并以此制备液晶聚合物互锁网络。本发明专利技术提供的液晶聚合物互锁网络充分结合液晶聚合物优异力学性能、聚合物互锁网络均匀化结构的特点，其拉伸强度优于常见聚合物互锁网络，相分离、各向异性、表面粗糙度等传统液晶聚合物常见的问题均得到明显改善，同时具有多向固态牵伸的能力。同时具有多向固态牵伸的能力。同时具有多向固态牵伸的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种液晶聚合物互锁网络及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子材料合成及其加工领域，具体涉及一种液晶聚合物互锁网络及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚合物互穿网络(InterpenetratingPolymer Networks，IPN)是指由两种或多种各自交联和相互穿透的聚合物网络组成的高分子共混物，能够综合不同聚合物的优异性能。聚合物互穿网络中微米相级别的相互穿插，起到强迫相容的作用，通过组成组分的调整可对最终产物进行性能上的调控。但从制备角度来看，聚合物互穿网络制备过程中往往涉及单体或预聚物的溶胀、扩散、聚合及交联，对单体、聚合机理、投料方式与顺序有较多的限制，若选择不妥反而导致过度相分离的出现，从而性能下降。
[0003]为解决上述问题，已有多种技术方案或经验方法的总结报道。其中，聚合物互锁网络(Interlocked Polymer Networks，ILN)是解决相分离最为有效的方法(如中国专利CN109054056A)。通过利用含动态共价键的可逆交联聚合物间的拓扑重组，实现分子级别的相互穿插，完全克服相分离问题，且其制备方法没有以往聚合物互穿网络的诸多限制。值得注意的是，均匀分布的分子链段互锁结构使不同聚合物网络组分在拉伸过程中存在协同作用，起到同时增强增韧的效果。但是，已报道的聚合物互锁网络的力学性能普遍较弱，具体表现为拉伸强度约1～3MPa，因此如何通过组分组成的调整来对聚合物互锁网络进行优化使其具有优异力学性能应成为研究重点。
[0004]由于液晶聚合物(Liquid Crystalline Polymer，LCP)具有优异的力学性能，往往作为增强相引入聚合物复合材料从而实现力学增强。这一传统做法为应对上述情况提供了新思路：即将液晶聚合物引入聚合物互锁网络中，利用液晶聚合物作为增强材料，以内增强的形式提升聚合物互锁网络的力学性能。同时值得留意，传统液晶聚合物在成型过程中由于液晶基元大范围的迁移
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聚集而导致相分离、各向异性、表面粗糙等问题，而聚合物互锁网络中普遍存在的分子链段互锁结构在一定程度上限制了分子链的运动，或许可以在利用液晶聚合物进行力学增强的同时，通过这种分子链段互锁结构来减少液晶基元大范围聚集而引起的问题，得到一种“1+1>2”的新型材料。
[0005]因此，开发一种液晶聚合物互锁网络具有重要的研究意义和应用价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有基于动态可逆键制备的聚合物互锁网络的较弱力学性能的问题，提供一种利用液晶聚合物来进行力学增强的液晶聚合物互锁网络。本专利技术提供的液晶聚合物互锁网络选用互不干扰的DA键与亚胺键组合，分别制备环氧液晶与聚氨酯交联网络，并以此制备液晶聚合物互锁网络。本专利技术提供的液晶聚合物互锁网络充分结合液晶聚合物优异力学性能、聚合物互锁网络均匀化结构的特点，其拉伸强度优于常见聚合物互锁网络，相分离、各向异性、表面粗糙度等传统液晶聚合物常见的问题均得到明显改
善，同时具有多向固态牵伸的能力。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供上述液晶聚合物互锁网络的制备方法。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供上述液晶聚合物互锁网络在制备橡胶或塑料制品中的应用。
[0009]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种液晶聚合物互锁网络，包括如下重量份数的组分：
[0011]含可逆DA键的交联液晶聚合物D
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25～75份；
[0012]含动态可逆亚胺键的交联聚合物S
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25～75份。
[0013]液晶聚合物互锁网络的形成过程中，涉及两种或多种可逆共价键的快速动态交换或可逆解离
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形成过程，以及液晶基元硬段的迁移
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聚集与软段的构象调整，如何选择合适的可逆共价键组合避免不同聚合物网络的化学键合，以及合适的液晶聚合物软硬段结构与含量来适配聚合物互锁网络的形成，既能显示液晶性能实现力学增强又不出现传统液晶聚合物的相分离、各向异性、表面粗糙等问题，将成为液晶聚合物互锁网络制备的关键。
[0014]本专利技术的专利技术人经过研究发现，在小分子模拟中，DA加成物间的可逆解离
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形成与亚胺小分子间的动态交换反应互不影响，其相应的可逆交联聚合物D和S在解离
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混合
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扩散过程中，大分子链段间受限的运动适配液晶基元的小范围的迁移
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聚集，聚合物网络重组后得到液晶聚合物互锁网络，显示出多个特点。首先，在互锁网络中引入液晶基元，利用液晶聚合物作为内增强材料，其力学性能相较于单一聚合物网络或非液晶聚合物互锁网络得到明显提升。其次，互锁网络均匀分布的分子级别的互锁结构限制液晶基元因大范围迁移
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聚集而引起的相分离、各向异性、表面粗糙等问题，充分发挥互锁网络结构均匀化的特点。再次，利用可逆共价键不同热激发条件，液晶聚合物互锁网络可通过固态加热牵伸，进而实现不同方向的力学增强，既体现互锁网络中交联网络间互不干扰的特点，又可利用液晶聚合物取向而进一步提升聚合物互锁网络的力学性能。
[0015]需要说明的是，本专利技术所指的交联聚合物D中仅含可逆DA键，交联聚合物S中仅含动态可逆亚胺键，两者中的不可逆的化学键的种类和数量并不进行限定；DA加成物间的可逆解离
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形成与亚胺小分子间的动态交换反应互不影响，是指两者的反应机理互不相同，反应物或产物之间不会相互反应。
[0016]液晶聚合物互锁网络中单网络的配比、液晶基元含量也是影响力学性能、液晶性能的重要因素，本专利技术通过对两者的配比、液晶基元含量进行合理优化，最终得到的具有互锁结构的交联网络拉伸强度大大提升。
[0017]进一步优选地，所述聚合物互锁网络包括如下重量份数的组分组成：
[0018]含可逆DA键的交联液晶聚合物D
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50份；
[0019]含动态可逆亚胺键的交联聚合物S
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50份。
[0020]现有技术中已有关于含可逆DA键的交联聚合物的多种报道，如含可逆DA键二醇与异氰酸酯反应得到的交联聚合物，含呋喃侧基的丙烯酸酯线性物与马来酰亚胺基交联剂反应得到的交联聚合物，商用丁苯橡胶与含可逆DA键氨基固化剂反应得到的交联聚合物等。但多为非液晶的交联聚合物，目前含可逆DA键的交联液晶聚合物较少报道，故本专利技术在此提供一种特定的含可逆DA键的交联液晶聚合物D。
[0021]优选地，所述含可逆DA键的交联液晶聚合物D由如下重量份数的组分组成：
[0022]含呋喃侧基的液晶线性链
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10～30份；
[0023]马来酰亚胺基固化剂
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2～6份本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶聚合物互锁网络，其特征在于，所述聚合物互锁网络包括如下重量份数的组分组成：含可逆DA键的交联液晶聚合物D
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25～75份；含动态可逆亚胺键的交联聚合物S
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25～75份。2.根据权利要求1所述液晶聚合物互锁网络，其特征在于，所述聚合物互锁网络包括如下重量份数的组分组成：含可逆DA键的交联液晶聚合物D
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50份；含动态可逆亚胺键的交联聚合物S
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50份。3.根据权利要求1所述液晶聚合物互锁网络，其特征在于，所述含可逆DA键的交联液晶聚合物D包括如下重量份数的组分：含呋喃侧基的液晶线性链
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10～30份；马来酰亚胺基固化剂
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2～6份。4.根据权利要求3所述液晶聚合物互锁网络，其特征在于，所述含呋喃侧基的液晶线性链包括如下重量份数的组分：液晶环氧小分子
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18～30份；柔性端环氧小分子
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7～14份；含呋喃侧基扩链剂
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1～15份；所述马来酰亚胺基固化剂为所述马来酰亚胺基固化剂为中的一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述液晶聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：章明秋，袁圣杰，容敏智，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：