[发明专利]一种可溶可紫外交联聚芳醚酮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一类新型可溶可紫外交联聚芳醚酮高性 能材料及其制备方法。

背景技术

聚醚醚酮(PEEK)作为一种全芳香半结晶性聚合物，具有优异的物理化学性能， 因而广泛应用于电子电器、机械仪表、交通运输、航空航天等领域。对于大多数聚 芳醚酮品种而言，由于分子链的刚性、结晶性等原因，造成分子链的紧密堆砌，导 致其溶解性较差，熔融温度高，只能采用加热成型的方法，加工方式单一，限制了 其应用范围。随着应用目的与应用环境的不同需要，许多研究者围绕改善加工性能， 提高耐热等级等问题，不断开发性能优异的此类新材料，以满足不同的使用要求。 例如在聚合物主链上引入不同的功能基团(如萘环、氮杂萘环等)、将扭曲非共平 面的杂萘联苯结构引入到聚合物主链中可以改善聚合物的溶解性，同时赋予聚合物 优异的耐热性。在主链上引入侧基功能基团，来提高聚芳醚酮的溶解性，或者通过 共聚和共混等方式来进一步改善材料的使用性能和加工性能。另外，通过在聚芳醚 酮主链结构中引入刚性更大的基团、在主链或侧链引入可交联基团以及通过共混的 方法进一步提高材料的耐热性能和使用温度。交联反应包括化学交联和热交联，化 学交联通常需要加入交联促进剂，通过化学交联剂的作用促使聚合物链段形成交联 网络。随着化学交联剂的加入，使聚合物体系复杂化，同时还可能伴随一些副反应 发生。热交联处理和热交联增韧改性是近年来高分子材料的研究热点之一。开发出 兼具优异溶解性能、加工性能和高耐热性能的聚芳醚酮材料对于工业发展和新技术 进步具有深远的意义。

紫外光辐照交联加工技术具有常温、常压条件下操作，对高分子材料进行照射 时，光线可深入到聚合物内部作用，实现大分子的交联反应，使线性聚合物形成具 有三维空间网络结构的聚合物。使交联的聚合物具有更加优良的高耐热性、优异的 物理机械性、良好的耐有机溶剂性能。紫外光辐照交联对聚合物材料无损伤，而且 不带来任何残毒和废物的特点，同时紫外光辐照加工技术还具有高效节能、环保、 控制方法简便的优点，是一项适合于产业化和规模化生产的技术。

发明内容

本发明提供一种可溶可紫外交联聚芳醚酮及其制备方法，目的是在聚芳醚酮链 段中引入侧基结构，同时将三种可紫外光交联结构引入到聚芳醚酮主链结构中，提 供全新结构的可溶可紫外交联聚芳醚酮高性能材料及其制备技术。

本发明采用三种含有烯丙基和乙烯基双酚单体化合物与双氟单体化合物作为交 联点，通过亲核取代反应，将交联点以嵌段的方式引入，使其均匀分布在聚合物主 链结构中，交联点含量控制在5～40％之间，制备出一系列可溶液加工、紫外交联固 化前后聚合物结构和性能可以进行调控的聚芳醚酮高性能材料。在制备过程中，可 以选择甲苯或者二甲苯作为脱水剂，无水碳酸钾或碳酸钠为催化剂，选择环丁砜、 N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或者N,N-二甲基乙酰胺为溶剂。本发明得到的新型可 溶可紫外交联聚芳醚酮聚合物结构式如下：

上述结构式中m、n为聚合度，m、n为正整数。

所述可溶可紫外交联聚芳醚酮的制备方法：选择4,4’-二羟基查尔酮、2,2’-二烯 丙基双酚A、2’-烯丙基苯基-2,6-二氟安息香酸三种含有烯丙基和乙烯基结构双酚和 双氟单体化合物为交联点，将交联点以嵌段的方式引入到聚芳醚酮主链结构中，并 且控制交联点含量在5～40％之间。选择双氟单体化合物4,4’-二氟二苯酮和2,6-二氟 苯腈与双酚单体化合物六氟双酚A、双酚A、酚酞通过亲核取代反应路线制备系列 聚芳醚酮聚合物。以环丁砜或N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜或N,N-二甲基乙酰胺为 溶剂，溶剂加入量以含固量20～35％为宜，碳酸钾或碳酸钠为催化剂，用量为双酚 单体总摩尔数的1.05～1.15倍，脱水剂甲苯或二甲苯用量为所用溶剂总体积的20～ 30％。在145～165℃，180～210℃温度区间分别反应2～4h和3～6h，反应产物冷 水中分散，粉碎后分别用乙醇和水洗涤6～8次除去有机小分子、有机溶剂和无机盐， 最后于100～120℃干燥10～12h，得到可溶可紫外交联聚芳醚酮聚合物，产率为96～ 98％。