热致液晶聚芳酯/六方氮化硼高导热材料的制备及性能
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四川大学高分子科学与工程学院 高分子材料工程国家重点实验室,四川 成都 610065

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四川省新型碳氮高分子新材料工程技术研究中心开放课题(CNP-C-240202);国家自然科学基金资助项目(52303098);江苏省科技项目(BE2019008);四川大学工科特色团(2020SCUNG107)


Preparation and Properties of Thermotropic Liquid Crystal Polyarylate/Hexagonal Boron Nitride High Thermal Conductivity Materials
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    摘要:

    热致液晶聚芳酯(TLCP)是一种性能优异的特种工程塑料,但是较低的热导率限制了其在热管理材料中的应用。本论文依据乙酰化-熔融酯交换分段反应原理,首先将对羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸进行乙酰化,成功制备了乙酰化单体——对乙酰氧基苯甲酸(ABA)和6-乙酰氧基-2-萘甲酸(ANA),并通过熔融缩聚反应成功制备出TLCP,进一步使用双螺杆挤出机,利用TLCP熔融加工过程中的剪切诱导取向效应,构建各向异性可控的三维导热网络,实现六方氮化硼(h-BN)与TLCP的可控共混,制备出TLCP/h-BN高导热复合材料。研究结果表明:当h-BN的添加量为30wt%时,TLCP/h-BN复合材料面内方向的热导率提升至最高值0.92 W/(m·K),同时具有优异的力学性能和热稳定性能,拉伸强度为152.99 MPa,热分解温度(Td5)为492.33 ℃。本研究所开发的TLCP/h-BN复合材料在热管理材料中具有广泛的应用前景。

    Abstract:

    Thermotropic liquid crystalline polyarylate (TLCP) is a high-performance engineering plastics with many excellent properties, but its low thermal conductivity limits its application in thermal management materials. In this study, based on the principle of acetylation-melt ester exchange segmented reaction, the acetylated monomers of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthalenecarboxylic acid: p-acetyloxybenzoic acid (ABA) and 6-acetyloxy-2-naphthalenecarboxylic acid (ANA) were prepared firstly, and the thermally liquid crystalline polyarylene ester (TLCP) were prepared from acetylated monomers. A twin-screw extruder is used to build an anisotropic controllable three-dimensional thermal conduction network by utilizing the shear-induced orientation effect during TLCP melt processing, and the controllable blending of hexagonal boron nitride (h-BN) and TLCP is realized. TLCP/h-BN composite. The results show that the thermal conductivity in the in-plane direction of the TLCP/h-BN composites is enhanced to the highest 0.92 W/(m·K) when the addition amount of h-BN is 30 wt%, and the sample also has excellent mechanical properties and thermal stability with a tensile strength of 152.99 MPa and a thermal decomposition temperature (Td5) of 492.33 ℃, which has a wide range of application prospects in thermal management materials.

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