一种可交联半结晶型聚醚醚酮及其制备方法和应用、聚醚醚酮高分子合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种可交联半结晶型聚醚醚酮及其制备方法和应用、聚醚醚酮高分子合金材料及其制备方法。本发明专利技术提供的可交联半结晶型聚醚醚酮为半结晶型聚合物，其在交联后仍能保持一定的结晶性能且晶型不变，从而具有优异的耐高温性能、机械性能和耐溶剂性能，且所述可交联半结晶型聚醚醚酮具有苯炔基，苯炔基能够在350℃下进行扩链和交联，交联后聚合物链段堆砌更为紧密，从而提高其耐高温性能，且在高温下具有高的机械性能和耐溶剂性能。本发明专利技术提供的可交联半结晶型聚醚醚酮可以混入纯聚醚醚酮中制备得到合金材料，其提高了合金材料在148℃下的高温机械性能，使其在保有韧性的同时增强了拉伸强度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种可交联半结晶型聚醚醚酮及其制备方法和应用、聚醚醚酮高分子合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种可交联半结晶型聚醚醚酮及其制备方法和应用、聚醚醚酮高分子合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着航空航天、国防科技、民用建设等领域的快速发展，对耐高温材料的要求越来越高。聚醚醚酮是一类典型的全芳香族半结晶型高分子材料，其具有优异的耐热性、耐溶剂性和机械性能，因而成为航空航天、国防科技、能源化工和交通运输等领域的特种工程塑料。但是，聚醚醚酮的玻璃化转变温度在143℃左右，而且其在高温下机械性能大幅衰减，这导致聚醚醚酮无法在更高温度下进行应用。
[0003]交联是一种提高聚合物使用温度的有效方法，如苯乙炔基封端交联。公开号为CN111004507A的中国专利引入苯炔基作为可交联官能团，使具有良好耐热性的聚醚酰亚胺基体发生交联反应，形成网状结构，制备具有良好热稳定性及介电性能的交联型聚醚酰亚胺基介电复合薄膜；公开号为CN108102097A的中国专利引入苯炔基作为可交联官能团，设计并合成一系列含苯炔基的聚酰亚胺共聚物，并通过热交联和狄尔斯阿尔德反应(Diels
‑
Alder)对苯炔基聚酰亚胺进行功能化，制备了具有高耐热性能的热交联型聚酰亚胺薄膜和聚酰亚胺化学修饰膜。对于上述无定形聚合物而言，交联可以大幅度提高其耐热性能，但是会在一定程度上破坏无定形聚合物的结晶性能，使其在高于玻璃化转变温度后仍出现过脆、机械性能和耐溶剂性能大幅度衰减的现象，不利于实际应用。因此，如何在提高聚醚醚酮的耐高温性能的同时，使其在高温(148℃)下具有高的机械性能是急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可交联半结晶型聚醚醚酮，其在具有优异的耐高温性能的同时，在高温(148℃)下具有高的机械性能。
[0005]本专利技术提供了一种可交联半结晶型聚醚醚酮，具有式I所示结构：
[0006][0007]其中，n＝1～3，
[0008]R1为且R2为
[0009]或者，R1为且R2为
[0010]本专利技术还提供了上述技术方案所述可交联半结晶型聚醚醚酮的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将4,4'
‑
二氟二苯甲酮、对苯二酚、带水剂、金属盐催化剂和有机溶剂第一混合进行共沸回流，得到混合溶液；
[0012]将所述混合溶液和封端剂第二混合进行聚合反应，得到式I所示结构的可交联半结晶型聚醚醚酮；
[0013]所述封端剂为4
‑
(2
‑
苯基乙炔基)苯酚或4
‑
氟
‑4’‑
(苯基乙炔基)二苯甲酮。
[0014]优选的，所述4,4'
‑
二氟二苯甲酮、对苯二酚和封端剂的摩尔比为3.15:3:(0.05～0.3)。
[0015]优选的，所述金属盐催化剂包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢化钙和氟化钾中的一种或几种；所述金属盐催化剂和对苯二酚的摩尔比为(0.9～2):(0.1～0.5)。
[0016]优选的，所述带水剂包括苯、甲苯、二甲苯和环己烷中的一种或几种；所述有机溶剂包括环丁砜和/或二苯砜；所述带水剂与有机溶剂的用量比为(10～50)mL:100g。
[0017]优选的，以质量百分含量计，所述4,4'
‑
二氟二苯甲酮、对苯二酚、带水剂、金属盐催化剂和有机溶剂混合所得混合液的固含量为15～25％。
[0018]优选的，所述聚合反应的温度为200～260℃，所述聚合反应的时间为4～8h。
[0019]本专利技术还提供了上述技术方案所述可交联半结晶型聚醚醚酮或上述技术方案所述制备方法得到的可交联半结晶型聚醚醚酮在热塑性高分子材料中的应用。
[0020]本专利技术还提供了一种聚醚醚酮高分子合金材料，所述聚醚醚酮高分子合金材料包括聚醚醚酮和可交联半结晶型聚醚醚酮，所述可交联半结晶型聚醚醚酮为权利要求1所述可交联半结晶型聚醚醚酮；所述可交联半结晶型聚醚醚酮和聚醚醚酮的质量比为(5～30):100。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述聚醚醚酮高分子合金材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]将可交联半结晶型聚醚醚酮与聚醚醚酮混合后，依次进行熔融挤出、造粒和干燥，得到可交联半结晶型聚醚醚酮/聚醚醚酮复合颗粒；
[0023]将所述可交联半结晶型聚醚醚酮/聚醚醚酮复合颗粒依次进行注塑成型和热处理，得到聚醚醚酮高分子合金材料；
[0024]所述熔融挤出的温度为380～390℃；所述注塑成型的温度为380～390℃；所述热处理的温度为350～410℃，时间为10～30min。
[0025]本专利技术提供了一种可交联半结晶型聚醚醚酮。本专利技术提供的可交联半结晶型聚醚醚酮属于半结晶型聚合物，其在交联后仍能保持一定的结晶性能且晶型不变，且其具有苯炔基，苯炔基能够在350℃进行扩链和交联，扩链、交联后聚合物链段堆砌更为紧密，从而提高其耐高温性能且在高温(148℃)条件下具有高的机械性能。
[0026]另外，本专利技术提供的可交联半结晶型聚醚醚酮具有优异的耐溶剂性能，而且苯炔基的交联温度能够避开聚醚醚酮的加工窗口，利于实现加工成型后的热固化。
[0027]此外，本专利技术提供的可交联半结晶型聚醚醚酮还可以混入纯聚醚醚酮中制备得到聚醚醚酮高分子合金材料，可交联半结晶型聚醚醚酮的引入提高了聚醚醚酮高分子合金材料的在148℃具有高温机械性能，使其在保有一定的韧性的同时提高了拉伸强度。
附图说明
[0028]图1为实施例2制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮磺化前后的红外光谱图；
[0029]图2为实施例2制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮的DSC图；
[0030]图3为实施例2制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮的TGA图；
[0031]图4为实施例2制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮热处理后的DSC图；
[0032]图5为实施例2制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮热处理前后的TGA图；
[0033]图6为实施例2制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮热处理前后的XRD图；
[0034]图7为实施例8制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮热处理前后的红外光谱图；
[0035]图8为实施例8制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮的DSC图；
[0036]图9为实施例8制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮的TGA图；
[0037]图10为实施例8制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮热处理后的DSC图；
[0038]图11为实施例8制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮热处理后的TGA图；
[0039]图12为实施例8制备得到的可交联半结晶型聚醚醚酮热处理前后的XRD图。
具体实施方式
[0040]本专利技术提供了一种可交联半结晶型聚醚醚酮，具有式I所示结构：
[0041本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可交联半结晶型聚醚醚酮，具有式I所示结构：其中，n＝1～3，R1为且R2为或者，R1为且R2为2.权利要求1所述可交联半结晶型聚醚醚酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将4,4'
‑
二氟二苯甲酮、对苯二酚、带水剂、金属盐催化剂和有机溶剂第一混合后，进行共沸回流，得到混合溶液；将所述混合溶液和封端剂第二混合后，进行聚合反应，得到式I所示结构的可交联半结晶型聚醚醚酮；所述封端剂为4
‑
(2
‑
苯基乙炔基)苯酚或4
‑
氟
‑4’‑
(苯基乙炔基)二苯甲酮。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述4,4'
‑
二氟二苯甲酮、对苯二酚和封端剂的摩尔比为3.15:3:(0.05～0.3)。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐催化剂包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢化钙和氟化钾中的一种或几种；所述金属盐催化剂和对苯二酚的摩尔比为(0.9～2):(0.1～0.5)。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述带水剂包括苯、甲苯、二甲苯和环己烷中的一种或几种；所述有机溶剂包括环丁砜和/或二苯砜；所述带水剂与有机溶剂的用量比为(10～50)mL:100g。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海博，韩金轩，商赢双，徐勤飞，姜子龙，王兆阳，周晨义，刘新，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：