[发明专利]一种酚酞聚芳醚酮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种酚酞聚芳醚酮及其制备方法。

背景技术

酚酞聚芳醚酮(PEK-C)是上世纪九十年代研究并发展的一种具有无定型结构的聚芳醚酮。除了具有传统聚芳醚酮的特点，如耐高温、耐辐射、耐化学药品、绝缘性能好和力学性能好之外，酚酞聚芳醚酮还具有溶解性好和可加工性能好等突出的优点，是一类高性能工程塑料。而含环氧基团的树脂是一类重要的热固性树脂，具有力学性能好、附着力强和耐热性好等优点，已被广泛地用作结构性粘合剂和纤维复合材料的基体树脂等材料。由于酚酞聚芳醚酮和含环氧基团的树脂的特点，含环氧基团的酚酞聚芳醚酮能够结合两者的特点，具有优良的性能，可作为耐高温粘合剂、高性能复合材料基体树脂和功能高分子材料等材料。

目前，现有技术公开了多种含环氧基团的酚酞聚芳醚酮及其制备方法，比如在陈天禄等发表的、名称为《含环氧端基酚酞聚芳醚酮E-PEK的合成及表征》的文章中，按照合成酚酞聚芳醚酮的方法，首先将酚酞与4，4’-二氯二苯酮以不同的摩尔比例进行亲核缩聚反应，生成含-OK端基的聚醚酮低分子量预聚物，然后在90℃～105℃的温度下，将所述含-OK端基的聚醚酮低分子量预聚物与过量的环氧氯丙烷进行反应，反应4h～8h后，得到含环氧端基的酚酞聚芳醚酮(E-PEK)粗品，最后将反应产物于乙醇-异丙醇中进行分散沉淀，经过滤，用水多次洗涤，以除去反应中生成的盐，将过滤后的反应产物在80℃～120℃的温度下真空干燥至恒重，得到淡黄色的粉末状树脂，即纯的含环氧端基的酚酞聚芳醚酮，产率＞90％(陈天禄等，应用化学，1993，10(1)：39～42)。

上述制备方法制备的含环氧端基的酚酞聚芳醚酮的分子量为1000～8000，能够溶于通用的有机溶剂，固化后的玻璃化转变温度(Tg)为183℃～215℃，具有较好的加工性能和应用性能，但是所得酚酞聚芳醚酮的环氧基团为分子链端的端基，数量固定，不能根据应用需求调控环氧基团的数量，从而使所得酚酞聚芳醚酮的应用范围较小。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种酚酞聚芳醚酮及其制备方法，本发明提供的酚酞聚芳醚酮的环氧基团位于聚合物分子链的侧链，其数量能够调控，应用范围较广。

本发明提供了一种具有式(I)结构的酚酞聚芳醚酮：

其中，n为聚合度；1≤m≤5。

优选的，1≤n≤500。

优选的，m为1或2。

本发明还提供了一种酚酞聚芳醚酮的制备方法，包括以下步骤：

将具有式(II)结构的酚酞聚芳醚酮、催化剂、有机溶剂和具有式(III)结构的环氧卤代烷烃混合，反应后得到具有式(I)结构的酚酞聚芳醚酮；

其中，n为聚合度；1≤m≤5；X为卤素。

优选的，1≤n≤500；所述具有式(III)结构的环氧卤代烷烃为环氧氯丙烷或1，2-环氧氯丁烷。

优选的，所述具有式(II)结构的酚酞聚芳醚酮与所述具有式(III)结构的环氧卤代烷烃的摩尔比为1∶3～1∶0.1。

优选的，所述催化剂为NaH、K₂CO₃、NaOH或KOH。

优选的，所述催化剂与所述具有式(II)结构的酚酞聚芳醚酮的摩尔比为(2～4)∶1。

优选的，所述有机溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或氯仿。

优选的，所述反应的温度为30℃～50℃，所述反应的时间为8h～12h。

与现有技术相比，本发明以具有式(II)结构的酚酞聚芳醚酮和具有式(III)结构的环氧卤代烷烃为原料，以有机溶剂为介质，在催化剂的作用下进行反应，得到具有式(I)结构的酚酞聚芳醚酮，其中，n为聚合度；1≤m≤5。本发明提供的具有式(I)结构的酚酞聚芳醚酮含有环氧基团，同时具有酚酞聚芳醚酮和环氧基团的优良性能，可作为耐高温粘合剂、高性能复合材料基体树脂和功能高分子材料等材料；在本发明提供的具有式(I)结构的酚酞聚芳醚酮中，环氧基团位于聚合物分子链的侧链，通过调节具有式(II)结构的酚酞聚芳醚酮和具有式(III)结构的环氧卤代烷烃的投料比，能够调控酚酞聚芳醚酮分子链上引入的环氧基团的数量，更加拓宽了酚酞聚芳醚酮的应用范围。实验结果表明，本发明提供的酚酞聚芳醚酮为白色，具有式(I)结构，其失重5％的温度在400℃左右，失重10％的温度在450℃以上。

附图说明

图1为本发明实施例2得到的酚酞聚芳醚酮的红外光谱图；