一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料及其制备方法，属于高分子材料加工的技术领域。该方法先将含酞侧基聚芳醚酮在硫压机上进行模压，得到交联的含酞侧基聚芳醚酮样板；然后将交联的含酞侧基聚芳醚酮样板置于超临界CO

【技术实现步骤摘要】
一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料加工的
，具体涉及一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料及其制备方法。
技术介绍
聚合物发泡材料具有质量轻、保温隔热、降噪、吸收冲击能量等特性，已在日常生活和工农业生产中广泛使用。随着高科技发展，国防、军工、航空航天等使用环境苛刻的领域，需要泡沫材料具有耐高温、耐腐蚀、高机械强度等性能，因此开发高性能泡沫材料成为重要研究方向。聚芳醚酮作为特种工程塑料具有优异的力学、电学性能，耐辐射，耐化学腐蚀，耐热等级高，阻燃性好，在航天航空、国防军工、电子信息等领域具有广泛的应用。聚芳醚酮泡沫的研究不仅拓宽了聚芳醚酮的应用领域,而且在特种工程塑料轻量化、低碳节能等方面具有重要意义。含酞侧基聚芳醚酮(PEK-C为代表)是聚芳醚酮家族重要一员，属于可溶解的无定型态聚芳醚酮，可溶于多种有机溶剂中，如DMF、DMAc、THF、CHCl3等，具有良好的加工性能。超临界二氧化碳(ScCO2)发泡技术以CO2做为发泡剂，具有绿色无毒、价格低廉、安全性好，并且操作简单，泡孔结构可控等优势，受到越来越多研究人员的青睐。超临界二氧化碳(ScCO2)发泡过程分为三个步骤：1.形成聚合物/CO2均相体系；2.通过升温或降压使上述体系处于热力学不稳定状态，诱导成核；3.泡孔生长与定型。根据诱导成核机理可分为快速升温法和快速降压法两种。Wang等人[Wangetal.MicrocellularProcessingandRelaxationofPoly(etheretherketone)JournalofPolymerScience:PartB:PolymerPhysics,2007,45,2890-2898]通过淬火制备了无定型聚醚醚酮，然后以CO2为发泡剂，利用快速升温法，在发泡温度90～160℃范围内制备了聚醚醚酮泡沫，但是当发泡温度高于100℃时，由于淬火而冻结的分子链重新结晶，降低了CO2溶解度和扩散速率，从而限制了成核速率和泡孔生长，泡沫形貌不均匀且难以控制；姜振华等(CN201210500786.4)改善了聚醚醚酮的发泡工艺，采用快速降压法制备结晶聚醚醚酮泡沫，为了减小结晶对发泡结果的影响，他们将聚醚醚酮加热至熔融态进行发泡(330～345℃)，得到泡孔均匀的聚醚醚酮泡沫颗粒，发泡倍率为6～17倍。由于发泡过程中既需要聚合物处于熔融态提高CO2溶解度，又要残留一定晶体来保证足够的熔体强度，因此发泡窗口比较窄，不容易控制；相比之下，无定型聚芳醚酮更容易得到泡孔均匀的泡沫材料。王冬(见其博士论文)等以无定型态的含氟侧基聚醚醚酮为原料，通过快速升温法制备了的纳米孔泡沫；Zhu等[SZhuetal.Novelnanocellularpoly(aryletherketone)foamfabricatedbycontrollingthecrosslinkingdegree.RscAdvances,2015,5(64).]以含萘可交联聚醚醚酮为原料，采用快速升温法，通过控制交联度制备了纳孔泡沫，孔径最小86nm左右；王辉等[高等学校化学学报，2013,34,1033-1035]以含金刚烷侧基的聚芳醚酮为基体，做成120μm厚的薄膜，通过快速升温法成功制备了微孔-超微孔聚芳醚酮泡沫材料，孔径最小为200nm。这些工作侧重于研究超临界CO2发泡技术制备微纳孔聚芳醚酮泡沫且发泡倍率低，而高发泡倍率无定型聚芳醚酮泡沫的制备还没有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的聚芳醚酮泡沫材料发泡倍率低、泡孔尺寸不均匀的问题，而提供一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料及其制备方法。本专利技术首先提供一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料的制备方法，该方法包括：步骤一：将含酞侧基聚芳醚酮在硫压机上进行模压，得到交联的含酞侧基聚芳醚酮样板；步骤二：在高压釜内，将步骤一得到的交联的含酞侧基聚芳醚酮样板置于超临界CO2中，在200-350℃的饱和温度、8-30MPa的饱和压力下进行溶胀和渗透，饱和时间为0.5-3h，快速泄压，然后将泡沫从高压釜中取出，冷却至室温，得到含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料；所述的含酞侧基聚芳醚酮是无定型态。优选的是，所述的含酞侧基聚芳醚酮的结构式如式(Ⅰ)所示：所述Ar、R单独的选自下列式a～d结构中的一种，且Ar可与R相同：所述Z选自下列式(1)～(13)结构中的一种：其中p+q＝1，0.7≤p≤1，0≤q≤0.3。优选的是，所述的具有式(Ⅰ)结构的含酞侧基聚芳醚酮的制备方法，包括：将酚酞、X-Ar-X、X-R-X、H-Z-H加入到反应釜中，然后再加入碳酸钾、环丁砜和甲苯，将上述混合物加热到140℃共沸除水，恒温2h，除去甲苯，继续加热到220℃反应2.5h，降温，加入DMAc稀释，在乙醇/水中沉淀，沉淀物经过滤、粉碎，并用去离子水反复煮洗5次除去无机盐和残留溶剂，烘干，即得到具有式(Ⅰ)结构的含酞侧基聚芳醚酮，其中X指代卤素。优选的是，所述步骤一的模压压力为0～15MPa，模压温度为280℃～400℃，模压时间为10min～180min。优选的是，所述的交联的含酞侧基聚芳醚酮样板厚度为2mm～10mm。优选的是，所述的超临界CO2是指温度高于31.26℃，压力大于72.9atm的CO2流体。优选的是，所述的快速泄压的降压速率>10MPa/s。本专利技术还提供上述含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料的制备方法得到的含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料。优选的是，所述的聚芳醚酮泡沫材料的泡孔密度为105-1011个/cm3,发泡倍率为3-30倍，孔径尺寸为2-100μm。本专利技术的有益效果本专利技术首先提供一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料的制备方法，该方法是先将含酞侧基聚芳醚酮进行模压，通过调节模压温度与模压时间控制基体树脂交联度，从而在分子量的基础上，实现了发泡基体树脂性能的二次调控，更有利于得到适合制备低密度、高发泡倍率的聚合物板材；然后将交联后的含酞侧基聚芳醚酮样板置于超临界CO2中，进行溶胀和渗透，快速泄压，得到含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料；本专利技术所述的含酞侧基聚芳醚酮是无定型态，相比于结晶型聚芳醚酮，本专利技术的无定型态聚芳醚酮CO2溶解度高、发泡过程中没有晶区抑制泡孔生长的情况，因此制备得到的泡沫材料泡孔均匀、发泡窗口宽、发泡倍率大。本专利技术还提供上述含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料的制备方法得到的含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料，和现有技术相对比，本专利技术通过控制工艺参数来调节泡孔结构,有效的制备了泡孔尺寸均匀可控、低密度、高发泡倍率的聚芳醚酮泡沫材料。实验结果表明：本专利技术的聚芳醚酮泡沫材料的泡孔密度为105-1011个/cm3,发泡倍率为3-30倍，孔径尺寸为2-100μm。附图说明图1为实施例1制备得到的样品断面的扫描电镜图；图2为实施例2制备得到的样品断面的扫描电镜图；图3为实施例3制备得到的样品断面的扫描电镜图；图4为实施例4制备得到的样品断面的扫描电镜图；图5为实施例5制备得到的样品断面的扫描电镜图；图6为实施例6制备得到的样品断面的扫描电镜图；图7为实施例7制备得到的样品断面的扫描电镜图；图8为实施例8制备得到的样品断面的扫描电镜图；图9为实施例9制备得到的样品断面的扫描电镜图；图10为实施例10制备得到的样品断面的扫描电镜图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：步骤一：将含酞侧基聚芳醚酮在硫压机上进行模压，得到交联的含酞侧基聚芳醚酮样板；步骤二：在高压釜内，将步骤一得到的交联的含酞侧基聚芳醚酮样板置于超临界CO

【技术特征摘要】
2016.12.23 CN 20161120240101.一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：步骤一：将含酞侧基聚芳醚酮在硫压机上进行模压，得到交联的含酞侧基聚芳醚酮样板；步骤二：在高压釜内，将步骤一得到的交联的含酞侧基聚芳醚酮样板置于超临界CO2中，在200-350℃的饱和温度、8-30MPa的饱和压力下进行溶胀和渗透，饱和时间为0.5-3h，快速泄压，然后将泡沫从高压釜中取出，冷却至室温，得到含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料；所述的含酞侧基聚芳醚酮是无定型态。2.根据权利要求1所述的一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述的含酞侧基聚芳醚酮的结构式如式(Ⅰ)所示：所述Ar、R单独的选自下列式a～d结构中的一种，且Ar可与R相同：所述Z选自下列式(1)～(13)结构中的一种：其中p+q＝1，0.7≤p≤1，0≤q≤0.3。3.根据权利要求2所述的一种含酞侧基聚芳醚酮泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述的具有式(Ⅰ)结构的含酞侧基聚芳醚酮的制备方法，包括：将酚酞、X-Ar-X、X-R-X、H-Z-H加...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，王红华，赵继永，王志鹏，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，常州储能材料与器件研究院，
类型：发明
国别省市：吉林,22