[发明专利]一种高性能羧基功能化聚芳醚腈的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能羧基功能化聚芳醚腈的制备方法，以酚酞和锌粉为原料合成含羧基单体酚酞啉，再通过亲核芳香取代逐步聚合反应，将酚酞啉结构单元引入到聚芳醚腈主链中，制备得到高性能羧基功能化聚芳醚腈共聚物，该聚合物具有较高的玻璃化转变温度，优异的热稳定性，热氧稳定性，较高的力学强度以及在极性溶剂中良好的溶解性，而且在280～330nm紫外光区具有强吸收并具有在紫外激发下发出蓝色荧光的功能特性，使聚芳醚腈具备功能多样性，扩大了其应用范围。为简易、高效产业化生产高性能的聚芳醚腈提供理论指导及技术支持，也为制备高性能的反应型功能复合材料来填补聚芳醚腈功能性开发的空白，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别的涉及一种高性能羧基功能化聚芳醚腈的制备方法。

背景技术

聚芳醚腈(PEN)，作为一类综合性能优异的新型热塑性特种工程塑料，具有耐高温、高机械强度、耐化学腐蚀、抗蠕变性和阻燃性良好等优良特性，在航空航天、轨道交通、汽车制造、机械工业等领域具有广阔的应用前景。但是全芳环刚性结构的聚芳醚腈具有很高的熔融温度，并且不溶于绝大多数有机溶剂，因此限制了聚芳醚腈的合成、加工及应用。

中国专利CN201711354152.1公开了一种耐高温易溶阻燃型含氟聚芳醚腈树脂及其制备方法，先将双酚AF、2,6二氯苯甲腈和催化剂混合，得到混合物，再向混合物中加入溶剂和脱水剂，在保护气氛下进行芳香亲核取代反应；通过在产物中引入氟原子，提高了聚芳醚腈的溶解性，使其可溶于丙酮、氯仿和四氢呋喃等低沸点有机溶剂。中国专利CN201610899570.8公开了一种可交联含硅主链芳醚腈共聚物及其制备方法，以2,2'-双(4-羟基苯基)甲基乙烯基硅烷为主要原料配与双酚单体及2,6-二氟苯腈进行共聚合反应，制备主链含硅烷，侧链含乙烯基结构的芳醚腈共聚物，通过引入硅烷主链结构，改善聚芳醚腈树脂的熔融、溶解加工性能。但上述方法均以含氟化合物为原料，造成环境污染、成本高，并且制备的聚芳醚腈性能比较单一。

随着电子信息技术的发展，需要综合性能更加优异、功能多样化的功能性高分子材料。除了常规性能外，还要求高分子材料具备特殊的光、电、磁等功能。因此，为满足社会进步和科技发展的需求，通过分子设计对聚芳醚腈进行改性研究，使其既能保持高耐热性和高力学强度，同时又具有良好的溶解性以及多样的功能特性，这对于发挥聚芳醚腈固有优势并拓宽其应用领域具有重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种高性能羧基功能化聚芳醚腈的制备方法，解决聚芳醚腈不溶于绝大多数有机溶剂，合成、加工及应用的限制功能不够多样化等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种高性能羧基功能化聚芳醚腈的制备方法，以酚酞和锌粉为原料合成含羧基单体酚酞啉，再通过亲核芳香取代逐步聚合反应，将酚酞啉结构单元引入到聚芳醚腈主链中，即合成高性能羧基功能化聚芳醚腈共聚物，其合成路线如下：

其中，x>0，y>0，n≥1。

具体包括以下步骤：

1)含羧基单体酚酞啉的制备：

将酚酞和锌粉加入碱溶液中，于40～80℃反应，并保持300～1000rpm的机械搅拌直至溶液无色，然后缓慢加入酸化剂得到白色沉淀，最后将所述白色沉淀水洗至中性并真空干燥，即得到含羧基单体酚酞啉；

2)羧基功能化聚芳醚腈的制备：