一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法技术

技术编号：40879152 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-08 16:49

本发明专利技术公开了一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明专利技术通过将聚酰亚胺聚合体系和聚醚醚酮聚合体系置于同一聚合体系下，在光照条件下通过同步共聚形成初步互穿网络交联体系，再进行程序升温，通过形成互穿网络，可以使该耐高温耐磨损高分子材料同时具备聚酰亚胺和聚醚醚酮的性质，聚醚醚酮和聚酰亚胺两种材料本身就具备良好的机械性能和耐热性，但是聚酰亚胺在缩聚过程中容易产生孔隙，从而导致合成的材料性能下降，但是互穿网络可以使这一缺点转变为优点，聚酰亚胺在缩聚过程中产生的孔隙恰好由聚醚醚酮进行填补，从而使合成后的材料具有良好的机械性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料，具体为一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法。

技术介绍

1、聚醚醚酮树脂(peek)是一种性能优异的特种工程塑料，与其他工程塑料相比具有诸多优势，如耐高温、机械性能优异、自润滑性能好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐辐照性、绝缘性稳定，耐水解和易加工等，peek树脂是韧性和刚性兼备并取得平衡的塑料，特别是它对交变应力的优良耐疲劳性是所以塑料中最出众的，可与合金媲美。

2、聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。上世纪60年代，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点；

3、常规情况下多采用熔融共混或者嵌段的方式将两者进行联用，但是上述两种方法均不能将两种材料的优势性能更好的释放，反而常常会导致该材料的某一特性突然下降，因此需要一种可以同时具备两种材料优势性能的高分子材料。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：

3、一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，所述耐高温耐磨损高分子材料通过将聚酰亚胺聚合体系和聚醚醚酮聚合体系置于同一聚合体系下，在光照条件下通过同步共聚形成初步互穿网络交联体系，以甲苯作为带水剂进行冷凝回流加热，制得耐高温耐磨损高分子材料。</p>

4、作为优化，包括以下步骤：

5、(1)制备共聚混合体系：将光敏性二胺单体、联苯四甲酸二酐、光敏性二酚单体、4，4′-二氟苯酮、无水硫酸钠和二苯甲酮依次加入至n-甲基吡咯烷酮中，超声分散20～30min，在温度为5～10℃，真空搅拌1～2h，制得共聚混合体系；

6、(2)制备初步互穿网络交联体系：将步骤(1)中的共聚合体系置于365nm紫外灯下方10～15cm处，光辐照度为20～25mw/cm2，静置1～2h，制得初步互穿网络交联体系；

7、(3)制备耐高温耐磨损高分子材料：将初步互穿网络交联体系，搅拌均匀后送入冷凝回流反应釜中，在氮气保护下，控制冷凝回流反应釜温度为120～135℃，冷凝器温度为100～110℃，回流反应2～3h后，控制冷凝回流反应釜升温至145～150℃，反应2～3h，停止反应将反应后的初步互穿网络交联体系，倒入初步互穿网络交联体系质量10～15倍的去离子水中，静置1～2h后过滤，将滤渣用去离子水洗涤2～3次后，洗涤后将滤渣置于温度为100～120℃条件下，真空干燥10～12h，制得耐高温耐磨损高分子材料。

8、作为优化，所述光敏性二胺单体包括以下制备步骤：将三氟乙酸加入至三氟乙酸质量1～1.2倍的二氯甲烷中，搅拌均匀，制备成混合溶液；将光敏性前驱体加入至光敏性前驱体质量8～10倍的混合溶液中，在温度为20～25℃条件下，搅拌反应1.5～2h，加入三氟乙酸质量10～12倍的饱和碳酸氢钠溶液，搅拌均匀后静置分层收集下层有机层，在温度为20～25℃条件下，压力为120～140pa条件下，减压蒸馏除去溶剂，得到光敏性二胺单体。

9、作为优化，所述光敏性二酚单体包括以下制备步骤：将光敏性前驱体置于鼓泡反应釜中，在温度为170～180℃条件下，反应15～30min，待冷却至室温后，加入光敏性前驱体质量8～10倍的二氯甲烷，搅拌均匀，静置1～2h后，过滤得到光敏性二酚单体。

10、作为优化，所述光敏性前驱体包括以下制备步骤：将2，2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷加入至2，2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷质量20～25倍的四氢呋喃中，在温度为0～5℃下搅拌均匀，加入2，2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷质量1.5～2倍的三氟乙酸酐，在温度为0～5℃下搅拌1～1.5h，升温至20～25℃搅拌1～1.5h后，在温度为30～35℃条件下，压力为120～140pa条件下，减压蒸馏除去溶剂，制得前驱体；将2-氯硫杂蒽酮加入至2-氯硫杂蒽酮质量10～15倍的无水丙酮中，搅拌均匀，配制成2-氯硫杂蒽酮溶液；将前驱体加入至前驱体质量10～15倍的无水丙酮中，搅拌均匀，配置成前驱体溶液；在温度为0～5℃条件下，将2-氯硫杂蒽酮溶液在1.5～2h内均匀滴加至前驱体溶液中，搅拌均匀，在氩气保护条件下，温度为20～25℃，静置0.5～1h，然后升温至40～45℃，反应10～12h后，在温度为30～35℃条件下，压力为120～140pa条件下，减压蒸馏除去溶剂，得到光敏性前驱体。

11、作为优化，所述光敏性二胺单体和联苯四甲酸二酐之间摩尔比为1∶4～6。

12、作为优化，所述光敏性二酚单体和4，4′-二氟苯酮之间摩尔比为1∶10～15。

13、作为优化，所述联苯四甲酸二酐、4，4′-二氟苯酮、无水硫酸钠、二苯甲酮、纳米二氧化钛、甲苯和n-甲基吡咯烷酮之间质量比为1∶2～4∶3∶0.2～0.5∶0.3～0.5∶5∶10～15。

14、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：

15、本专利技术通过将聚酰亚胺聚合体系和聚醚醚酮聚合体系置于同一聚合体系下，在光照条件下通过同步共聚形成初步互穿网络交联体系，再进行热固化，制得耐高温耐磨损高分子材料；

16、首先，将2，2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷通过接入三氟乙酸酐进行氨基保护后，再接入光敏基团硫杂蒽酮，制备成光敏性前驱体，光敏性前驱体通过脱除氨基上的三氟乙酰基使其转变为光敏性二胺单体，光敏性前驱体在高温下先脱除三氟乙酸基后再通过酯交换将羟基上的三氟乙酸基转移到氨基上使其转变为光敏性二酚单体，以光敏性二胺单体、2，6-二氨基甲苯和联苯四甲酸二酐构建聚酰亚胺聚合体系，以光敏性二酚和4，4-二羟基联苯构建聚醚醚酮聚合体系，在光照条件下以二苯甲酮作为光引发剂引发共聚并加入无水硫酸钠作为吸水剂，形成初步互穿网络交联体系，再进行热固化，通过互穿网络将二氧化钛牢牢的锚定在体系中，从而提高材料的耐磨性；

17、在初步互穿网络交联体系进行热固化过程中，以甲苯作为带水剂进行冷凝回流反应将反应体系中的水脱除，从而减少反应中副反应的发生；通过形成互穿网络，可以使该耐高温耐磨损高分子材料同时具备聚酰亚胺和聚醚醚酮的性质，聚醚醚酮和聚酰亚胺两种材料本身就具备良好的机械性能和耐热性，但是聚酰亚胺在缩聚过程中容易产生孔隙，从而导致合成的材料性能下降，但是互穿网络可以使这一缺点转变为优点，聚酰亚胺在缩聚过程中产生的孔隙恰好由聚醚醚酮进行填补，从而使合成后的材料具有良好的机械性能，并且采用共聚法制备的互穿网络两者分布更均匀，从而使材料表面具备聚醚醚酮的自润滑性，使其具备更低的耐摩擦系数，但是聚醚醚酮热可塑性较差，通过将聚酰亚胺与聚醚醚酮形成互穿网络结构，使其具有一定的聚酰亚胺的可塑性，从而使材料具备良好的热可塑性。

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【技术保护点】

1.一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述耐高温耐磨损高分子材料通过将聚酰亚胺聚合体系和聚醚醚酮聚合体系置于同一聚合体系下，在光照条件下通过同步共聚形成初步互穿网络交联体系，以甲苯作为带水剂进行冷凝回流加热，制得耐高温耐磨损高分子材料。

2.根据权利要求1所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述光敏性二胺单体包括以下制备步骤：将三氟乙酸加入至三氟乙酸质量1～1.2倍的二氯甲烷中，搅拌均匀，制备成混合溶液；将光敏性前驱体加入至光敏性前驱体质量8～10倍的混合溶液中，在温度为20～25℃条件下，搅拌反应1.5～2h，加入三氟乙酸质量10～12倍的饱和碳酸氢钠溶液，搅拌均匀后静置分层收集下层有机层，在温度为20～25℃条件下，压力为120～140Pa条件下，减压蒸馏除去溶剂，得到光敏性二胺单体。

4.根据权利要求2所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述光敏性二酚单体包括以下制备步骤：将光敏

5.根据权利要求3所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述光敏性前驱体包括以下制备步骤：将2，2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷加入至2，2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷质量20～25倍的四氢呋喃中，在温度为0～5℃下搅拌均匀，加入2，2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷质量1.5～2倍的三氟乙酸酐，在温度为0～5℃下搅拌1～1.5h，升温至20～25℃搅拌1～1.5h后，在温度为30～35℃条件下，压力为120～140Pa条件下，减压蒸馏除去溶剂，制得前驱体；将2-氯硫杂蒽酮加入至2-氯硫杂蒽酮质量10～15倍的无水丙酮中，搅拌均匀，配制成2-氯硫杂蒽酮溶液；将前驱体加入至前驱体质量10～15倍的无水丙酮中，搅拌均匀，配置成前驱体溶液；在温度为0～5℃条件下，将2-氯硫杂蒽酮溶液在1.5～2h内均匀滴加至前驱体溶液中，搅拌均匀，在氩气保护条件下，温度为20～25℃，静置0.5～1h，然后升温至40～45℃，反应10～12h后，在温度为30～35℃条件下，压力为120～140Pa条件下，减压蒸馏除去溶剂，得到光敏性前驱体。

6.根据权利要求2所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述光敏性二胺单体和联苯四甲酸二酐之间摩尔比为1：4～6。

7.根据权利要求2所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述光敏性二酚单体和4，4'-二氟苯酮之间摩尔比为1：10～15。

8.根据权利要求2所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述联苯四甲酸二酐、4，4'-二氟苯酮、无水硫酸钠、二苯甲酮、纳米二氧化钛、甲苯和N-甲基吡咯烷酮之间质量比为1：2～4：3：0.2～0.5：0.3～0.5：5：10～15。

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述光敏性二胺单体包括以下制备步骤：将三氟乙酸加入至三氟乙酸质量1～1.2倍的二氯甲烷中，搅拌均匀，制备成混合溶液；将光敏性前驱体加入至光敏性前驱体质量8～10倍的混合溶液中，在温度为20～25℃条件下，搅拌反应1.5～2h，加入三氟乙酸质量10～12倍的饱和碳酸氢钠溶液，搅拌均匀后静置分层收集下层有机层，在温度为20～25℃条件下，压力为120～140pa条件下，减压蒸馏除去溶剂，得到光敏性二胺单体。

4.根据权利要求2所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述光敏性二酚单体包括以下制备步骤：将光敏性前驱体置于鼓泡反应釜中，在温度为170～180℃条件下，反应15～30min，待冷却至室温后，加入光敏性前驱体质量8～10倍的二氯甲烷，搅拌均匀，静置1～2h后，过滤得到光敏性二酚单体。

5.根据权利要求3所述的一种新型耐高温耐磨损高分子材料的制备方法，其特征在于，所述光敏性前驱体包括以下制备步骤：将2，2-双(4-羟基-3-氨基苯基)丙烷加入至2，2-双(...

【专利技术属性】
技术研发人员：许铁辉，王明武，
申请(专利权)人：湖南杰伟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：

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