[发明专利]一种聚环三磷腈-半芳酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚环三磷腈-半芳酯及其制备方法，属于高分子材料的技术领域。

背景技术

聚磷腈及其衍生物材料的特殊结构和优越性能，决定了其在很多领域的广泛的研究和应用。目前主要集中在生物医学材料、阻燃材料、膜材料与电解质材料。聚磷腈及其衍生物的重要单体-六氯环三磷腈的化学结构式为：

聚苯酯，又叫聚氧苯甲酰（POB），具有极好的热稳定性能，可长期在315℃下使用，短期使用温度可高达400℃，是目前所已知高分子材料中热稳定性、热容量、自润滑性、硬度、电绝缘性、耐磨耗性等综合性能最好的品种。同时，其具有极好的介电强度和较小的介电损耗，广泛应用于耐高温及无油润滑密封件，以及轻工机械、化工机械、电子电器、仪器表盘零部件和插件等，在食品加工机械部件中得到广泛应用。其化学结构式为：

但对于单纯的聚苯酯而言，其加工制备工艺苛刻，不溶于任何的有机溶剂中，只能采用冷压烧结和高温模压工艺制备。而合成的新型聚环三磷腈-半芳酯对极性溶剂具有较好的溶解性，热分解温度高，又具有优异的综合性能，因而可更广泛的应用于机械、汽车、航空航天等领域。

发明内容

针对现有技术的上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种聚环三磷腈-半芳酯材料。该材料具有溶解性能好、热分解温度高、高温固体残留率高和其它综合性能优异等特点，主要应用于汽车发动机部件，机械部件以及航空设备部件，并为机械零部件高温固体润滑材料提供新的选择。

一种聚环三磷腈-半芳酯，其结构式为：

，其中，R为，m=1～60。

本发明的目的之二在于提供该聚环三磷腈-半芳酯的制备方法。

一种聚三磷腈-半芳酯的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

（1） 将六氯环三磷腈溶解于溶剂四氢呋喃中，滴加苯酚钠的剂四氢呋喃溶液，在惰性气氛保护下，机械搅拌，在10～40℃反应12～24小时，除去溶剂，去离子水洗涤、干燥，得到2,4-二氯四苯氧基环三磷腈；其中六氯环三磷腈与苯酚钠的摩尔比为1∶(3.9～4.1)；

（2） 将步骤（1）所得的2,4-二氯四苯氧基环三磷腈溶解于四氢呋喃溶剂中，滴加2-羟基乙胺的四氢呋喃溶液，在惰性气氛下，在20～60℃温度下反应12～24小时。除去溶剂、去离子水和乙醇反复洗涤、真空干燥12～24小时，得淡黄色胶体为具有端基为羟基的环三磷腈单体：1,1,3,5-四苯氧基-3,5-二（4'-羟基-4''-乙胺基）环三磷腈，N₃P₃(OC₆H₅)₄(NHCH₂CH₂OH)₂；所述的2,4-二氯四苯氧基环三磷腈与2-羟基乙胺的摩尔比为1∶(2～3)；

（3） 将步骤（2）所得环三磷腈单体与吡啶或三乙胺溶于 N-甲基吡咯烷酮或 N,N-二甲基乙酰胺的溶剂中，在惰性气氛保护下，分次加入对苯二甲酰氯，机械搅拌，在30～60℃温度下反应12～24小时。除去溶剂、去离子水和丙酮洗涤，真空干燥12～24小时，得黄褐色粉末即为聚环三磷腈-半芳酯；所述的环三磷腈单体、吡啶或三乙胺、对苯二甲酰氯的摩尔比为1∶(1.96～2.94)∶ (1～1.01)。

本发明的反应机理为：

  ，其中，R为，m=1～60。

本发明制备的聚环三磷腈-半芳酯材料具有良好的极性溶液溶解性能，良好的阻燃性能，较好的热稳定性能、热分解温度高、高温固体残留率高以及与POB全芳聚苯酯相似的其他优异性能，主要应用于汽车发动机部件，机械部件以及航空设备部件，并为机械零部件高温固体润滑材料提供新的选择。本发明的制备方法容易控制，出现的副产物少且容易去除，符合环保节能的要求。 

附图说明

图1是本发明的聚环三磷腈-半芳酯材料的红外谱图；

图2是本发明的聚环三磷腈-半芳酯材料的磷谱谱图；

图3是本发明的聚环三磷腈-半芳酯材料的XRD谱图；

图4是本发明的聚环三磷腈-半芳酯材料的TGA谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明的制备聚环三磷腈-砜苯酯的所有原料均可以通过本领域常规的方法合成，也可以采用市售产品。

实施例1