聚芳醚酮共聚物的合成及其性能研究.pdf

1、聚芳醚酮(PAEK)是一類典型的芳香族熱塑性樹脂，由于其具有良好的機(jī)械物理性、熱穩(wěn)定性、電絕緣性、耐化學(xué)藥品等性能，在汽車制造、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、電子電器等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。聚醚醚酮(PEEK)是聚芳醚酮類聚合物的典型代表之一，作為一種半結(jié)晶型的熱塑性塑料，通常是由對苯二酚、4，4’-二氟二苯甲酮高溫縮聚合成。目前來說，優(yōu)良的溶解性能和加工性能也已成為評價耐高溫聚合物重要的性能指標(biāo)，而不再只包含耐熱等級高。所以本論文采用親核取代

2、法在對PEEK合成條件進(jìn)行優(yōu)化之后，進(jìn)一步合成了新型的PAEK，即含聯(lián)苯基團(tuán)的聚芳醚酮(BP-PAEK)、含雙酚A基團(tuán)的聚芳醚酮(BPA-PAEK)、含酚酞基團(tuán)的聚芳醚酮(PL-PAEK)、同時含雙酚A和酚酞基團(tuán)的聚芳醚酮(BPA-Pl-PAEK)，并通過IR、XRD、DSC、TGA、DTG等進(jìn)行了表征和測試，考察了其結(jié)構(gòu)、粘度、溶解性能、熱性能所受的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1.從封端基團(tuán)(氟封端和酚式羥基封端)的

3、選擇、催化劑(碳酸鈉和碳酸鐘)的選擇、終止反應(yīng)溫度的選擇三方面，對PEEK合成條件進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明：當(dāng)n(DFBP)/n(HQ)=1:0.7，n(Na2CO3)/n(K2CO3)=0.95:0.5，終止反應(yīng)溫度為300℃時，粘度達(dá)最大0.89dL/g；化學(xué)穩(wěn)定性良好，當(dāng)在45℃加熱12小時，完全不溶解于所測試的二甲基亞砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、氮甲基甲酰胺(DMF)、氮甲基乙酰胺(DMAc)、四氫呋喃(THF)有機(jī)

4、溶劑中，微溶于丙酮中，完全溶于濃硫酸中；Tg達(dá)到最大值145℃，Tm達(dá)到最大值360℃，且失重相同百分比時所需溫度最高；此時PEEK產(chǎn)物具有最佳綜合性能。
　　 2.從分子設(shè)計的角度出發(fā)，以4，4’-二氟二苯甲酮為雙鹵單體，以對苯二酚為第一雙酚單體，分別以聯(lián)苯二酚、雙酚A、酚酞為第二雙酚單體，進(jìn)行高溫縮聚反應(yīng)合成出了三種三元共聚物，結(jié)果表明：BP-PAEK、BPA-PAEK、PL-PAEK的結(jié)晶度逐漸下降；45℃加熱12小時，該

5、三種聚合物均能完全溶于濃硫酸中，部分溶于丙酮中，但在DMSO、NMP、DMF、DMAc、THF五種有機(jī)溶劑中的溶解性有所差異，BP-PAEK、BPA-PAEK、Pl-PAEK的溶解性逐漸增加；三種聚合物具有較好的熱穩(wěn)定性，其中玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)依次增加，熔點(diǎn)(Tm)下降，10％熱失重溫度(Td10％)均大于480℃。
　　 3.從分子設(shè)計的角度出發(fā)，合成了同時含有對苯基團(tuán)、含有雙酚A基團(tuán)、含有酚酞基團(tuán)的聚芳醚酮(BPA-Pl-

6、PAEK)，結(jié)果表明：聚合物的衍射峰較PEEK、BP-PAEK、BPA-PAEK的衍射峰明顯變?nèi)酰徽扯缺萈EEK、Pl-PAEK降低，比BPA-PAEK增大；45℃加熱12小時，該物質(zhì)能完全溶于濃硫酸中，部分溶于丙酮中，并可微溶于DMSO、NMP、DMF、DMAc、THF五種有機(jī)溶劑。與PEEK、BPA-PAEK相比，溶解性明顯增加，但與Pl-PAEK相比，溶解性略有降低；玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)為215℃較PEEK、BPA-PAEK、Pl

7、-PAEK的高，結(jié)晶度下降，檢測不到熔融峰，當(dāng)失重質(zhì)量大于20％時，BPA-Pl-PAEK的Td明顯高于PEEK、BPA-PAEK、Pl-PAEK，具有良好的熱穩(wěn)定性能。
　　 以上研究表明：首先對PEEK的合成條件進(jìn)行了優(yōu)化，從而使其綜合性能得到了提高。然后又合成出了新型聚芳醚酮(BP-PAEK、BPA-PAEK、Pl-PAEK和BPA-Pl-PAEK)，其耐熱性不僅沒有降低，而且具有無定型、溶解度增加、易熔融加工的性能，從而