CN111560106B - 一种聚醚醚酮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚醚醚酮及其制备方法。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一类聚醚醚酮及其制备方法。
背景技术
聚醚醚酮(PEEK)是一种线型芳香族半结晶型热塑性塑料，是20世纪70年代末研究开发成功的一种新型半晶态芳香族热塑性工程塑料，具有耐高温、耐溶剂、耐老化、耐水解以及极高的比强度、比模量等性能，特别是在高温高湿的恶劣环境中仍然能保持良好的综合性能，且在使用时变形量极小。上述优异的性能使聚醚醚酮成为继氟塑料以后最受欢迎的特种工程塑料。作为钢族、铝材、铜、钛、聚四氟乙烯(PTFE)以及其他高性能材料地替代品，PEEK已经广泛地应用于医学(如人工关节等)、汽车(包括航空)、电子信息、输送管道、日用品(如电子烟外壳)等领域。
聚醚醚酮在实际应用过程中存在的主要问题有：1、表面粘结性查，与填料界面结合力不强，热导性较差，容易造成热膨胀、热变形和热疲劳；2、耐磨性能不能满足工程的需求，如支架材料、密封圈、阀门等；3、玻化温度相对较低，在某些领域使用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构新颖的聚醚醚酮，通过在聚醚醚酮中因引入2,2-双(4-羟基苯基)-1,3-二氧戊环，可提高玻化温度，同时保证其耐热性，给聚醚醚酮研究提供新的思路。
本发明提供了一类聚醚醚酮，其特征在于，结构式为
其中，
R1、R2分别独立选自H、C1-6烷基和C1-6卤代烷基；
m＝0.3～0.6；
n＝0.3～0.6；
m+n＝1。
本发明的一些方案中，上述R1选自H、甲基、乙基、异丙基和三氟甲基。
本发明的一些方案中，上述R2选自H、甲基、乙基、异丙基和三氟甲基。
本发明的一些方案中，上述，R1、R2分别独立选自H、甲基、乙基、正丙基或异丙基。
本发明的一些方案中，上述聚醚醚酮，其特征在于，其结构式为
其中，
m＝0.4，n＝0.6；
或，m＝0.5，n＝0.5。
本发明的一些方案中，上述聚醚醚酮的制备方法，其特征在于，其反应步骤如下，
步骤1：将4,4’-二氟二苯酮、2,2-双(4-羟基苯基)-1,3-二氧戊环、3',5'-双(三氟甲基)-[1,1'-联苯]-2,5-二醇和催化剂加入到反应瓶中，加入溶剂和带水剂，在氮气保护条件下加热回流除水；
步骤2：除去步骤1中产生的水，蒸除带水剂，继续加热进行聚合反应；
步骤3：聚合反应结束后，将反应液倒入去离子水中，将所得固体磨碎，并用去离子水煮沸洗涤3～5次；
步骤4：将步骤3所得产品真空干燥，得目标产品聚醚醚酮。
本发明的一些方案中，上述2,2-双(4-羟基苯基)-1,3-二氧戊环与3',5'-双(三氟甲基)-[1,1'-联苯]-2,5-二醇的摩尔比为1:1～1:1.5。
本发明的一些方案中，上述4,4’-二氟二苯酮与2,2-双(4-羟基苯基)-1,3-二氧戊环和3',5'-双(三氟甲基)-[1,1'-联苯]-2,5-二醇摩尔数之和的摩尔比为1:1。
本发明的一些方案中，上述催化剂选自碳酸钾或碳酸钠。
本发明的一些方案中，上述溶剂选自环丁砜、N-甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基甲酰胺。
本发明的一些方案中，上述带水剂选自甲苯。
本发明的一些方案中，上述带水剂与有机溶剂的质量比为1～2:10。
本发明的一些方案中，上述步骤2中聚合反应温度为200～220℃。
本发明有益效果：
本发明提供了一类全新结构的聚醚醚酮，其制备方法简单，玻化温度可以提高至240℃以上，具有很大潜在工业应用价值
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
将4,4’-二氟二苯酮(100mmol)、2,2-双(4-羟基苯基)-1,3-二氧戊环(50mmol)、3',5'-双(三氟甲基)-[1,1'-联苯]-2,5-二醇(60mmol)和碳酸钠(0.5mmol)加入到反应瓶中，加入环丁砜(1000mL)和甲苯(100ml)，在氮气保护条件下加热回，并使用分水器分离反应产生的水。除水完毕后，蒸除反应体系中的二甲苯。将反应体系加热至210℃，继续搅拌反应5小时。反应结束后，在搅拌条件下，将反应液倒入去离子水(5000mL)中，过滤拿出析出固体，将上述固体磨碎，用去离子水(1000mL)煮沸洗涤5次。真空干燥后得目标聚醚醚酮1。
特性粘度：0.63dl/g
玻化温度：247℃
重复实施例1的操作，将2,2-双(4-羟基苯基)-1,3-二氧戊环投料量改为40mmol、3',5'-双(三氟甲基)-[1,1'-联苯]-2,5-二醇投料量改为60mmol，得聚醚醚酮2.
特性粘度：0.65dl/g
玻化温度：241℃
Claims (6)
1.一种聚醚醚酮，其特征在于，其结构式为
其中，
m＝0.5，n＝0.5。
2.根据权利要求1所述聚醚醚酮的制备方法，其特征在于，其反应步骤如下，
步骤1：将4,4’-二氟二苯酮、2,2-双(4-羟基苯基)-1,3-二氧戊环、3',5'-双(三氟甲基)-[1,1'-联苯]-2,5-二醇和催化剂加入到反应瓶中，加入溶剂和带水剂，在氮气保护条件下加热回流除水；
步骤2：除去步骤1中产生的水，蒸除带水剂，继续加热进行聚合反应；
步骤3：聚合反应结束后，将反应液倒入去离子水中，将所得固体磨碎，并用去离子水煮沸洗涤3～5次；
步骤4：将步骤3所得产品真空干燥，得目标产品聚醚醚酮。
3.根据权利要求2所述聚醚醚酮的制备方法，其特征在于，所述2,2-双(4-羟基苯基)-1,3-二氧戊环与3',5'-双(三氟甲基)-[1,1'-联苯]-2,5-二醇的摩尔比为1:1；
所述4,4’-二氟二苯酮与2,2-双(4-羟基苯基)-1,3-二氧戊环和3',5'-双(三氟甲基)-[1,1'-联苯]-2,5-二醇摩尔数之和的摩尔比为1:1。
4.根据权利要求2所述聚醚醚酮的制备方法，其特征在于，所述催化剂选自碳酸钾或碳酸钠。
5.根据权利要求2所述聚醚醚酮的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自环丁砜、N-甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基甲酰胺。
6.根据权利要求2所述聚醚醚酮的制备方法，其特征在于，所述步骤2中聚合反应温度为200～220℃。
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