[发明专利]一种氰基聚芳醚酮树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种氰基聚芳醚酮聚合物以及该聚合物的制备方法。

背景技术

聚醚酮是一种主链由醚键和酮基交替形成的高分子聚合物，它具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能，可作为特种工程塑料广泛应用于电子电器、航空航天、汽车运输等领域。聚醚酮中典型的聚合物为聚芳醚酮，它可由二氟二苯甲酮与芳香族二元酚高温缩聚而成，也可由芳香族二卤代物与4,4’-二羟基-二苯甲酮缩聚得到。

聚芳醚酮按照分子链中醚键、酮基于苯环连接次序和比例的不同，可形成许多不同的聚合物，其中生产和应用最广泛的为聚醚醚酮（PEEK），PEEK主要是以二羟基酚和二氟二苯甲酮发生缩聚反应而制得，属于半晶型聚合物。聚醚醚酮的玻璃化转变温度为143℃，熔融加工温度在370℃以上，这就导致PEEK热变形温度偏低而加工温度偏高，从提高使用性能和加工性能角度出发，人们往往更希望得到一种玻璃化转变温度更高、熔融加工温度更低的高分子工程塑料材料。

发明内容

本发明为了找到一种玻璃化转变温度更高、熔融加工温度更低的高分子聚芳醚酮树脂，反复进行了大量细致的研究，发现在聚芳醚酮的主链苯环上导入强极性的氰基作为侧基所得到的聚芳醚酮的玻璃化转变温度更高，熔点更低，其耐温等级、力学性能等各指标都优于传统的PEEK，能更好的适用于特种工程塑料的应用。

因此，本发明氰基聚芳醚酮树脂通过下述的步骤来制备：

（1）以二卤代氰基苯和4,4-二羟基二苯甲酮为原料，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，以碱金属碳酸盐为催化剂，按照摩尔比：二卤代氰基苯︰4,4-二羟基二苯甲酮︰催化剂︰N-甲基吡咯烷酮︰脱水剂=1︰1︰1.1～1.5︰7～9︰1.4～1.8称取各物质；

（2）将各物质按摩尔配比称取后投入反应釜中，惰性气体保护，于150-170℃反应1-3小时后蒸出脱水剂，蒸出脱水剂后反应釜升温至溶剂沸点温度反应2-5小时停止反应，将反应产物放入闪蒸器经闪蒸处理回收溶剂，反应产物经闪蒸器搅拌成粉末状；

（3）将粉末状反应产物分别用有机溶剂和沸水洗涤数次，最后经干燥获得氰基聚芳醚酮树脂。

其中，所述步骤（1）中的二卤代氰基苯为2,6-二氯氰基苯或2,6-二氟氰基苯，催化剂为无水碳酸钾或无水碳酸钠，脱水剂为甲苯或二甲苯。

所述步骤（3）中的有机溶剂为丙酮、甲醇、乙醇中的任何一种。

以2,6-二氯氰基苯与4,4-二羟基二苯甲酮反应为例，本发明的化学反应原理如下：

其中首先与碱金属碳酸盐反应生成

酚盐，

酚盐再与缩聚反应生成

，副产物为碱金属盐。

因此本发明涉及的一种氰基聚芳醚酮树脂，其具有下述通式（1）（1）

表示的重复单元。

本发明方法所制备的氰基聚芳醚酮树脂，其玻璃化转变温度在173℃，熔点为340℃，初始分解温度为510℃以上；并且具有较高的力学强度，其拉伸强度在100～120MPa,弯曲强度在120～150MPa，弯曲模量在3.5～3.7GPa，缺口冲击强度在9～15 KJ/m2。以上结果表明本发明所制备的氰基聚芳醚酮树脂其耐热性能和力学性能等指标已优于传统的聚醚醚酮树脂，具有更加广泛的应用前景。

本发明具有如下优点：

1、本发明原料易得，反应条件易于实现，生产过程易于控制；

2、在合成中采用二卤代氰基苯替代二氟二苯甲酮作为主体原料大幅度提高了反应活性，在常压下即可稳定的获得高分子量的氰基聚芳醚酮树脂；

3、本发明在聚芳醚酮主链苯环上导入强极性的氰基作为侧基，所获得的氰基聚芳醚酮树脂其耐温等级和力学性能等指标都优于传统的聚醚醚酮树脂，是一种新型的特种工程塑料，具有更加广泛的应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该技术领域的技术人员可以根据本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1