[发明专利]一种结晶型聚芳醚酮及其制备方法

说明书

一种结晶型聚芳醚酮及其制备方法，属于高分子材料及其制备技术领域。本发明以N‑苯基(4,4’‑二氟二苯基)酮亚胺、芳香族双酚单体为原料，通过亲核取代反应制备无定型聚芳醚胺，然后通过高温高压环境下水解反应制备得到结晶型聚芳醚酮；或在制备聚芳醚胺的过程中加入亲水或疏水单体，制备封端型聚芳醚胺，然后再通过高温高压水解得到封端的结晶型聚芳醚酮。本发明提供了结晶型聚芳醚酮的制备新方法，解决了传统结晶聚芳醚酮不可溶解加工的难题，因此其在涂料、功能膜和功能纤维等领域有广泛应用。

技术领域

本发明属于高分子材料及其制备技术领域，具体涉及一种结晶型聚芳醚酮(PAEK)及其制备方法。

背景技术

近年来芳香族聚芳醚酮作为高性能工程热塑性塑料得到了广泛的应用。这类聚合物具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐腐蚀及耐高温性能。通常这类聚合物具有结晶的特性，因此只能通过熔融技术进行加工，阻碍了其在功能膜，功能纤维等领域的应用。本发明采用N-苯基(4,4’-二氟二苯基)酮亚胺单体合成无定型聚芳醚胺，之后通过水解反应转化为结晶型聚芳醚酮，制备方法简单，副反应少。此方法可对聚芳醚胺进行亲水或疏水的封端处理，进而水解得到具有亲水或疏水端基的功能化结晶型聚芳醚酮材料，此类材料在功能膜、功能纤维及涂料领域用广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种结晶型聚芳醚酮及其制备方法。该结晶型聚芳醚酮以N-苯基(4,4’-二氟二苯基)酮亚胺、芳香族双酚单体为原料，通过亲核取代反应制备无定型聚芳醚胺，然后通过高温高压环境下水解反应制备得到结晶型聚芳醚酮；本发明还可以在制备聚芳醚胺的过程中加入亲水或疏水单体，通过亲核取代反应制备封端型聚芳醚胺，然后再通过高温高压水解得到封端的结晶型聚芳醚酮。本发明提供了结晶型聚芳醚酮的制备新方法，解决了传统结晶聚芳醚酮不可溶解加工的难题，因此其在涂料、功能膜和功能纤维等领域有广泛应用。

本发明所述的结晶型聚芳醚酮，其结构式如下所示：

n为正整数，表示重复单元数；

其合成反应式如下：

n为正整数，表示重复单元数；

X结构式如下所示，

本发明所述的封端的结晶型聚芳醚酮，其结构式如下所示：

n为正整数，表示重复单元数；

Y结构式如下所示(通过“*”位置的单键与O连接)，

其合成反应式如下：

本发明所述的结晶型聚芳醚酮的制备方法，其步骤如下：

(1)无定型聚芳醚胺(PAEN)的制备：以N-苯基(4,4’-二氟二苯基)酮亚胺和双酚单体为反应物，无水碳酸盐为成盐剂，环丁砜为溶剂，甲苯为共沸脱水剂；将反应物、成盐剂、溶剂和共沸脱水剂加入到具有机械搅拌的三口瓶中，油浴加热到共沸脱水剂开始回流，保持回流3～5小时后除去反应中产生的水，然后将多余的共沸脱水剂蒸出，再在180～230℃条件下反应8～12小时，得到粗产物；其中N-苯基(4,4’-二氟二苯基)酮亚胺与双酚单体的用量摩尔比1：0.95～1.05，成盐剂的摩尔用量是双酚单体的1.05～2倍，溶剂质量为所有反应物质量(不包括成盐剂和溶剂)的2.5～3.5倍，共沸脱水剂的用量为溶剂体积的20％～60％；双酚单体为对苯二酚、4,4’-联苯二酚、4,4’-二羟基二苯甲酮或4,4’-二羟基二苯甲醚；然后，将粗产物倒入水中，粉碎、过滤；过滤后的产物用蒸馏水煮沸洗涤5～6次，再用乙醇煮沸洗涤5～6次，烘干即得无定型聚芳醚胺，其结构式如下所示：