[发明专利]一种可交联含氟聚磷腈的制备方法

说明书

一种可交联含氟聚磷腈的制备方法，属于新型无机聚合物材料‑聚磷腈技术领域。包括如下步骤：聚二氯磷腈溶液(PDCP)的制备，各类亲核试剂钠盐的制备(Na‑)，以及可交联含氟聚磷腈(C‑FPZ)的制备。最终得到的C‑FPZ产物可实现有效的化学交联，且最终材料具备良好的力学性能、阻燃性能、和输水耐油耐溶剂等优异性能。

技术领域

本发明属于新型无机聚合物材料-聚磷腈的合成与制备领域，具体涉及聚二氯磷腈溶液(PDCP)的制备，各类亲核试剂钠盐的制备(Na-)的制备，以及可交联含氟聚磷腈(C-FPZ)的制备。最终得到的C-FPZ产物可实现有效的化学交联，且最终材料具备良好的力学性能、阻燃性能、和输水耐油耐溶剂等优异性能。

背景技术

聚磷腈作为一类新型特种聚合物材料，其无机-P＝N-主链与可变侧基结构赋予了其传统高分子材料无法比拟的性能优势，如耐火阻燃、生物相容与生物降解、耐酸碱、耐有机溶剂等优异性能，在航空航天、军工兵器以及生物医药等高精尖领域拥有巨大的潜在应用价值。

含氟聚磷腈作为最早的一类聚磷腈材料，因其特殊的分子主链与含氟侧基结构而具有低温柔性、阻燃、热稳定性以及输水耐油耐溶剂等一系列优异性能，但因其本身无法实现有效的化学键交联而极大限制了其实际应用。在含氟聚磷腈的侧基中引入一定量具有化学交联活性的基团是实现其可交联性能的有效途径。

但各交联基团反应活性差异较大且在引入时反应条件不易控制，这将影响其最终的性能并进一步限制其应用。针对此问题本发明在筛选了几种交联基团的基础上，通过对反应条件的精确控制确保了交联基团的成功引入，进而实现了含氟聚磷腈分子链之间的有效交联，使其能够在各高精尖领域实现自身的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种可交联含氟聚磷腈的制备方法，以解决其无法交联的问题。本发明通过在含氟聚磷腈上引入具有化学交联活性的有机基团，得到了一种可交联与硫化的含氟聚磷腈材料，在硫化剂与助剂存在的条件下可通过升高温度的方式使含氟聚磷腈分子链之间形成有效的化学键进而构建材料的三维网状结构，使其能够真正作为一类高分子材料应用于各领域,其化学结构如下。

R1＝OCH₂(CF₂)_xZ；R2＝OCH₂(CF₂)_xY；″x″或″y″＝1～20，″Z″或″Y″＝″H″或″F″

等含氟芳氧侧基基团R4，R5＝含双键或者含活泼氢侧基基团

R1～R5各侧基团的摩尔总量为分子链中磷原子摩尔数的2倍，具体各基团在整个分子链中的占比介于0％～99％，但含氟基团R1，R2，R3三者的摩尔总占比≥1％

一种可交联含氟聚磷腈的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)反应中间体聚二氯磷腈(PDCP)溶液的制备；

PDCP为聚磷腈合成过程的中间产物，其分子主链为-P＝N-结构，P原子上连接有两个氯原子，因其反应活性高而不稳定，易与各亲核试剂发生取代反应，采用特定的亲核试剂对氯原子进行取代后可得化学稳定的聚磷腈材料。

通过本体熔融聚合或溶液聚合的方法制备聚二氯磷腈PDCP，将本体熔融聚合或溶液聚合得到的反应溶液用有机溶剂做沉淀剂进行沉淀处理，将处理后的的固体再次使用有机溶剂进行溶解，如此沉淀-溶解循环1-6次后得到最终的PDCP溶液，备用。

上述所述的有机溶剂，是采用下列溶剂中的一种：四氢呋喃、二甲苯、正庚烷、正己烷、石油醚。

上述所述的PDCP溶液浓度为质量/体积浓度，单位为g/L，浓度范围为10～200g/L。

(2)各类亲核试剂钠盐溶液(Na-)的制备：