结晶型聚芳醚砜酮及制备方法和应用、聚亚苯基砜-聚芳醚砜酮二元合金材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，具体涉及结晶型聚芳醚砜酮及制备方法和应用、聚亚苯基砜

【技术实现步骤摘要】
结晶型聚芳醚砜酮及制备方法和应用、聚亚苯基砜-聚芳醚砜酮二元合金材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及结晶型聚芳醚砜酮及制备方法和应用、聚亚苯基砜-聚芳醚砜酮二元合金材料及制备方法。

技术介绍

[0002]聚芳醚酮(PAEK)是一类由醚键、酮基和亚苯基相连的芳香族结晶型聚合物。自其问世以来，因其耐热等级高，介电性能好，耐化学腐蚀、耐辐射以及优异的力学性能而受到了高度关注，被广泛应用于航天、石油工业、机械、电子、核能和国防军工等领域。但聚芳醚酮的玻璃化转变温度T
g
较低(144℃左右)，而熔融温度T
m
较高(350℃左右)，不易加工成型，限制了其应用范围。
[0003]聚芳醚砜树脂是一类综合性能非常优异的耐高温热塑性特种工程塑料，其具有较高的耐热等级、抗蠕变性能和阻燃性能，在航空航天、电子电气、能源及水处理等领域得到了广泛的应用。由于分子链中的砜基具有强极性及较高的分子刚性，使得其具有高于聚芳醚酮类树脂的玻璃化转变温度。但是由于分子链中的砜基是立体结构，分子链段的规整性被破坏，因此聚芳醚砜类树脂无法结晶。缺少晶区保护的聚芳醚砜与聚芳醚酮相比，其耐溶剂性较差，且在高于玻璃化转变温度的高温下力学性能很快衰减，导致其耐热等级也不如聚芳醚酮。
[0004]聚芳醚砜酮分子链上同时含有砜基和酮基，综合了聚芳醚砜和聚芳醚酮的性能，提高了聚芳醚酮的玻璃化转变温度，改善了加工性，也具有聚芳醚砜的韧性，是一种性能优良的特种工程塑料，被广泛应用在电子，汽车，航空，机械制造等领域。但由于砜基的引入，破坏了分子链的规整性，目前市场上的聚芳醚砜酮树脂均为无定形材料，这使其机械性能、耐溶剂性与耐热性能相对较差。例如专利CN 102757561A设计合成了一种含酮基的聚醚砜类树脂，虽易于加工，但存在上述缺陷。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种结晶型聚芳醚砜酮及制备方法和应用、聚亚苯基砜-聚芳醚砜酮二元合金材料及其制备方法，本专利技术提供的结晶型聚芳醚砜酮耐热等级高，且具有优异的耐溶剂性和力学性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供了一种含双联苯结构的结晶型聚芳醚砜酮，具有式Ⅰ所示结构：
[0008][0009]所述结晶型聚芳醚砜酮的比浓粘度为0.26～0.85dL
·
g-1
，玻璃化转变温度为 220～240℃，熔点为324～353℃，结晶度为16～29％。
[0010]本专利技术提供了上述技术方案所述的聚芳醚砜酮的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将4,4'-双(4-羟基苯基)二苯砜、4,4'-二氟二苯甲酮、高沸点溶剂、碱金属成盐剂和带水剂混合后依次进行成盐反应和聚合反应，得到所述结晶型聚芳醚砜酮。
[0012]优选的，所述4,4'-双(4-羟基苯基)二苯砜、4,4'-二氟二苯甲酮和碱金属成盐剂的摩尔比为1：(1～1.3)：(1.05～1.5)。
[0013]优选的，所述碱金属成盐剂包括碱金属碳酸盐，所述碱金属碳酸盐包括无水碳酸钾和无水碳酸钠，所述无水碳酸钾和无水碳酸钠的摩尔比为1：(9～19).
[0014]优选的，所述高沸点溶剂包括二苯砜或环丁砜；
[0015]所述4,4'-双(4-羟基苯基)二苯砜、4,4'-二氟二苯甲酮和碱金属成盐剂的总质量与高沸点溶剂的质量比为(0.15～0.30)：(0.70～0.85)；
[0016]所述带水剂包括甲苯或二甲苯，所述带水剂和高沸点溶剂的质量比为 (0.30～0.50)：1。
[0017]优选的，所述成盐反应的时间为2～3小时；
[0018]所述聚合反应的温度为200～260℃，时间为6～9小时。
[0019]优选的，所述聚合反应完成后，还包括：将所述聚合反应的产物进行退火处理；
[0020]所述退火处理的温度为280～340℃，时间为4～5小时。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述的结晶型聚芳醚砜酮或上述技术方案所述的制备方法得到的结晶型聚芳醚砜酮在电子、汽车、航空、机械制造领域中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种聚亚苯基砜-聚芳醚砜酮二元合金材料，包括以下重量份数的组分：
[0023]聚亚苯基砜
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70～90份；
[0024]结晶型聚芳醚砜酮
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10～30份；
[0025]所述结晶型聚芳醚砜酮为上述技术方案所述的结晶型聚芳醚砜酮或上述技术方案所述的制备方法得到的结晶型聚芳醚砜酮。
[0026]优选的，所述聚亚苯基砜的比浓粘度为0.4～0.5dL
·
g-1
，玻璃化转变温度为 220～222℃；
[0027]所述结晶型聚芳醚砜酮的比浓粘度为0.6～0.8dL
·
g-1
，玻璃化转变温度为 233～235℃。
[0028]本专利技术提供了上述技术方案所述的聚亚苯基砜-聚芳醚砜酮二元合金材料的制备方法，包括以下步骤：
[0029]将聚亚苯基砜和结晶型聚芳醚砜酮混合后依次进行挤出、造粒、模压成型和退火，得到所述聚亚苯基砜-聚芳醚砜酮二元合金材料。
[0030]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0031]本专利技术提供了一种结晶型聚芳醚砜酮，具有式Ⅰ所示结构：
[0032][0033]本专利技术提供的结晶型聚芳醚砜酮的比浓粘度为0.26～0.85dL
·
g-1
，玻璃化转变温度为220～240℃，熔点为324～353℃，结晶度为16～29％。
[0034]本专利技术提供的结晶型聚芳醚砜酮由于分子结构中具有刚性棒状联苯结构，使得本专利技术提供的聚芳醚砜酮的分子链中刚性链段比例升高，从而提高了分子链重复规整度和结构对称性，促进聚芳醚砜酮分子链段进行有序堆砌，得到了可结晶且结晶度较高的聚芳醚砜酮树脂。从而聚芳醚砜酮的耐溶剂性、耐热等级、力学性能得到了提高。由实施例的结果表明，本专利技术提供的结晶型聚芳醚砜酮通过XRD图谱显示了晶面的吸收振动峰，且通过XRD分峰拟合、计算出结晶度为16～29％；通过DSC和TG分析，本专利技术提供的结晶型聚芳醚砜酮的玻璃化温度为220～240℃，熔点为324～353℃，初始分解温度高于500℃， 5％热失重温度为547℃，热稳定性良好，耐热等级较高；通过溶解性试验表明本专利技术提供的结晶型聚芳醚砜酮不溶于大多数常见有机溶剂，只能溶于质量浓度为98％的浓H2SO4中；使用AG-1型万能拉伸试验机测试其力学性能，结晶型聚芳醚砜酮显示出了优秀的力学性能，其拉伸强度可达到74MPa，模量为 1.48GPa，断裂伸长率保持在20％。
[0035]本专利技术提供了一种聚亚苯基砜-聚芳醚砜酮二元合金材料，包括以下重量份数的组分：聚亚苯基砜70～90份；结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结晶型聚芳醚砜酮，其特征在于，具有式Ⅰ所示结构：所述结晶型聚芳醚砜酮的比浓粘度为0.26～0.85dL
·
g-1
，玻璃化转变温度为220～240℃，熔点为324～353℃，结晶度为16～29％。2.权利要求1所述的结晶型聚芳醚砜酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将4,4'-双(4-羟基苯基)二苯砜、4,4'-二氟二苯甲酮、高沸点溶剂、碱金属成盐剂和带水剂混合后依次进行成盐反应和聚合反应，得到所述结晶型聚芳醚砜酮。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述4,4'-双(4-羟基苯基)二苯砜、4,4'-二氟二苯甲酮和碱金属成盐剂的摩尔比为1：(1～1.3)：(1.05～1.5)；所述碱金属成盐剂包括碱金属碳酸盐，所述碱金属碳酸盐包括无水碳酸钾和无水碳酸钠，所述无水碳酸钾和无水碳酸钠的摩尔比为1：(9～19)。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述高沸点溶剂包括二苯砜或环丁砜；所述4,4'-双(4-羟基苯基)二苯砜、4,4'-二氟二苯甲酮和碱金属成盐剂的总质量与高沸点溶剂的质量比为(0.15～0.30)：(0.70～0.85)；所述带水剂包括甲苯或二甲苯，所述带水剂和高沸点溶剂的质量比为(0.30～0.50)：1。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述成盐反应的时间为2～3小时；所述聚合反应的温度为200～260℃，时间为6～9小时。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海博，刘新，高雁伟，朱轩伯，徐勤飞，周晨义，闫琪星，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：