一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料、制备方法及用于制备复合涂层技术

一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料、制备方法及用于制备复合涂层，属于涂料技术领域。复合涂料由25％～32％的聚醚酰亚胺、15～25％的聚醚醚酮微粉、5％～10％的聚醚醚酮

【技术实现步骤摘要】
一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料、制备方法及用于制备复合涂层


[0001]本专利技术属于涂料
，具体涉及一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料、制备方法及用于制备复合涂层。

技术介绍

[0002]聚芳醚酮是一类综合性能优异的热塑性耐高温工程塑料，其中聚醚醚酮(PEEK)是聚芳醚酮家族中商业化最重要的品种之一。聚醚醚酮凭借其出色的耐高温性能、机械性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能等，逐渐扩大了其在航空航天、汽车、机械制造以及石油化工等诸多领域的应用，成为了21世纪最有吸引力的高性能材料之一。聚醚醚酮分子式如下式所示：
[0003][0004]在结构上，聚醚醚酮同时具有刚性的苯环基团和柔性的醚基，酮羰基又具有一定的极性，刚性基团对应了较高的玻璃化转变温度(Tg＝143℃)，柔性基团则为聚合物提供了优异的韧性和耐冲击性，极性基团增加了分子间作用力，提供了较高的熔点(Tm＝334℃)。聚醚醚酮的分子结构决定了它优异的综合性能，它不仅有良好的耐高温性能(长期使用温度250℃)，在结晶后分子链紧密规整堆砌，溶剂分子难于进入，耐溶剂性和耐化学品性良好，除浓硫酸外，聚醚醚酮几乎不溶于任何溶剂。同时，它的力学性能也十分优异，更具有很强的耐摩擦性、阻燃性、耐湿热老化性和耐辐射性。
[0005]聚醚酰亚胺(PEI)是无定形聚醚酰亚胺所制造的特种工程塑料，具有最佳的耐高温及尺寸稳定性，以及抗化学性、阻燃、电气性、高强度、高刚性等等，且在熔融状态下与聚醚醚酮以任意比例混溶。
[0006]中国专利技术专利《一种耐腐蚀涂层材料及其制备方法》，申请公布号CN13072853A，将石墨烯复合材料、改性聚醚醚酮加入环氧树脂中，制备了一种耐腐蚀的涂层材料，添加有改性聚醚醚酮，利用聚醚醚酮分子骨架中的酮键和醚键，有效提高了环氧树脂固化后的耐腐蚀性。
[0007]中国专利技术专利《一种聚醚醚酮改性水性醇酸树脂及其制备方法》，申请公布号CN109485836A涉及一种聚醚醚酮改性水性醇酸树脂醇酸分子骨架中含有一个酮键和两个醚键的重复单元，具有高硬度和贮存稳定性，制成的涂膜具有优异的附着力、耐磨性、耐热水性、耐高温性、耐老化性、抗沾污性、柔韧性、电绝缘性、耐腐蚀性和自阻燃性。
[0008]中国专利技术专利《在金属基材上制备聚醚酰亚胺涂层的方法》，申请公布号CN102575007A，有机溶剂、二酐、第一二胺和第二二胺置于反应容器中以形成反应混合物形成聚酰胺酸中间体，将中间体施涂在碳钢基材上固化以形成聚醚酰亚胺涂层。
[0009]中国专利技术专利《一种聚苯基砜涂料的配方及其制备方法和涂覆工艺》，申请号201410129024.7，提供了一种由聚苯基砜、聚醚醚酮微粉、含氟聚合物、填料和复合溶剂组成的聚苯基砜涂料。是在搅拌下将聚苯基砜溶于复合溶剂中，然后将聚醚醚酮微粉、含氟聚
合物、填料和复合溶剂加入所得溶液中，在砂磨机中研磨得到。
[0010]由此可见，聚醚醚酮涂层越来越多地应用于防腐蚀涂料领域。聚醚酰亚胺作为一种无定型的聚合物，通过共聚的方法将其引入聚醚醚酮体系不仅可以提高聚醚醚酮的玻璃化转变温度，还有利于降低两相尺寸，提高聚醚醚酮和聚醚酰亚胺体系的相容性；相较于上述的简单共混的聚苯基砜/聚醚醚酮涂料，不但可以形成更加稳定的均相体系，而且聚醚酰亚胺对聚醚醚酮的结晶行为起了稀释剂的作用，共混体系的结晶方式几乎与纯聚醚醚酮的方式相同，仅在结晶度和结晶速度上有所降低，可以利用此特点对聚醚醚酮的结晶行为进行控制，更好地发挥两个组分的优势。
[0011]本专利技术将合成的聚醚醚酮
‑
聚醚酰亚胺嵌段共聚物和聚醚醚酮微粉作为填料添加到聚醚酰亚胺涂料体系中，制备得到含聚醚醚酮的液体涂料，通过高温熔融固化的方式制备出聚醚醚酮/聚醚酰亚胺涂料。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料、制备方法及用于制备复合涂层。
[0013]本专利技术所述的一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料为组合物，各组分质量百分数和按100％计算，由25％～32％的聚醚酰亚胺、15～25％的聚醚醚酮微粉、5％～10％的聚醚醚酮
‑
聚醚酰亚胺嵌段共聚物、0～8％的颜填料和余量的稀释剂组成；稀释剂是由60～70％质量的N
‑
甲基吡咯烷酮和30～40％质量的甲苯组成，N
‑
甲基吡咯烷酮和甲苯的质量和为100％；向涂料组合物中添加颜填料，可以进一步改善涂料组合物的装饰性和保护性，颜填料为炭黑、二氧化钛、片层状珠光粉等中的一种或几种，可根据所需颜色进行选择添加。所用的聚醚醚酮微粉的细度≥300目，熔融指数为90～100g/10min(熔融指数测试条件：测试温度为400℃，载荷为5kg)。
[0014]其中，所述的聚醚酰亚胺的结构式如下所示：
[0015][0016]m表示为聚醚酰亚胺的聚合度，为正整数；聚醚酰亚胺的数均分子量在40000～60000之间；
[0017]所述的聚醚醚酮
‑
聚醚酰亚胺嵌段共聚物是由氨基封端的聚醚醚酮齐聚物与酸酐封端的聚醚酰亚胺齐聚物发生亲核缩聚反应合成，该嵌段共聚物的结构式如下所示：
[0018][0019]其中氨基封端的聚醚醚酮齐聚物的结构式为：
[0020][0021]酸酐封端的聚醚酰亚胺齐聚物的结构式为：
[0022][0023]其中Ar为：
[0024][0025]p表示聚醚醚酮齐聚物的聚合度，q表示聚醚酰亚胺齐聚物的聚合度，n表示嵌段共聚物的聚合度，p、q、n均为正整数；聚醚醚酮嵌段和聚醚酰亚胺嵌段的数均分子量在1000～6000之间，嵌段共聚物的数均分子量在20000～40000之间；
[0026]本专利技术所述的聚醚醚酮
‑
聚醚酰亚胺嵌段共聚物的制备方法，其步骤如下：
[0027](1)在氮气保护下，将4,4
’‑
二氟二苯甲酮、间苯二酚和催化剂量的碳酸钾加入到环丁砜溶剂中搅拌均匀，反应体系的固含量为10～30％，升温至130～150℃保温1～3小时，再升温至240～270℃缩聚反应4～8小时；然后降温至30～50℃加入对羟基苯胺作为封端剂，升温至130～150℃保温1～3小时，再升温至180～220℃保温3～5小时，得到聚合物黏液；
[0028](2)待步骤(1)得到的聚合物黏液冷却至50～80℃，研磨粉碎得到固体反应物，用丙酮和水反复洗涤固体反应物除去溶剂和无机盐，最后在110～130℃下真空干燥，得到氨基封端的聚醚醚酮齐聚物；
[0029](3)在氮气保护下，将二酐单体双酚A型二醚二酐、二胺单体4,4
’‑
二氨基二苯醚或4,4
’‑
双(4
‑
氨基苯氧基)二苯基砜加入到N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂中，在冰浴条件下反应6～9小时，得到酸酐封端的聚醚酰亚胺齐聚物溶液；
[0030](4)向步骤(3)得到的酸酐封端的聚醚酰亚胺齐聚物溶液中加入步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料，其特征在于：各组分质量百分数和按100％计算，由25％～32％的聚醚酰亚胺、15～25％的聚醚醚酮微粉、5％～10％的聚醚醚酮
‑
聚醚酰亚胺嵌段共聚物、0～8％的颜填料和余量的稀释剂组成；稀释剂由60～70％质量的N
‑
甲基吡咯烷酮和30～40％质量的甲苯组成，N
‑
甲基吡咯烷酮和甲苯的质量和为100％；其中，聚醚酰亚胺的结构式如下所示，m表示为聚醚酰亚胺的聚合度，为正整数；聚醚酰亚胺的数均分子量在40000～60000之间；聚醚醚酮
‑
聚醚酰亚胺嵌段共聚物的结构式如下所示，其中Ar为，p表示聚醚醚酮齐聚物的聚合度，q表示聚醚酰亚胺齐聚物的聚合度，n表示嵌段共聚物的聚合度，p、q、n均为正整数；聚醚醚酮嵌段和聚醚酰亚胺嵌段的数均分子量在1000～6000之间，嵌段共聚物的数均分子量在20000～40000之间。2.如权利要求1所述的一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料，其特征在于：颜填料为炭黑、二氧化钛、片层状珠光粉中的一种或几种。3.如权利要求1所述的一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料，其特征在于：聚醚醚酮微粉的细度≥300目，熔融指数为90～100g/10min。4.如权利要求1所述的一种聚醚酰亚胺/聚醚醚酮复合涂料，其特征在于：聚醚醚酮
‑
聚醚酰亚胺嵌段共聚物是由如下步骤所述方法制备得到，(1)在氮气保护下，将4,4
’‑
二氟二苯甲酮、间苯二酚和催化剂量的碳酸钾加入到环丁砜溶剂中搅拌均匀，反应体系的固含量为10～30％，升温至130～150℃保温1～3小时，再升温至240～270℃缩聚反应4～8小时；然后降温至30～50℃加入对羟基苯胺作为封端剂，升温至130～150℃保温1～3小时，再升温至180～220℃保温3～5小时，得到聚合物黏液；(2)待步骤(1)得到的聚合物黏液冷却至50～80℃，研磨粉碎得到固体反应物，用丙酮和水反复洗涤固体反应物除去溶剂和无机盐，最后在110～130℃下真空干燥，得到结构式如下所示的氨基封端的聚醚醚酮齐聚物；
(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：关绍巍，李嘉昊，祝世洋，姚洪岩，张跃，范航，凌熙皓，禚嘉奇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：