[发明专利]一种适用于3D打印的聚醚醚酮的制备方法

说明书

本发明属于高分子合成技术领域，具体公开了适用于3D打印的聚醚醚酮的制备方法，该方法使用碳酸钠、碳酸钾作为反应缩合剂，以对苯二酚和4,4‑二氟二苯甲酮为原料，以二苯砜为溶剂，通过升温反应，再进行降温结晶除杂干燥得到；本发明反应过程中溶剂过量，成盐过程反应稳定、可控；并采用超声波处理，减少了分子链缠绕的问题，提高了产品的均一性；从而改善了聚醚醚酮产品的流动性，加工性能优异；提高了强度、耐冲击、抗腐蚀、耐酸碱、尺寸稳定、粘合性等性能。

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，尤其是一种适用于3D打印的聚醚醚酮的制备方法。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料、彩色石膏材料等。

3D打印使用较广泛的材料为复合型石膏粉末，由于低廉的价格，打印出来的产品表面具有颗粒感打印的纹路比较明显，使物品具有特殊的视觉效果，备受广大使用者推崇。但是它的质地脆容易损坏，强度低、耐冲击性差、尺寸稳定性不好、易水解、易变性，长时间放置粉化等，并不适用于打印一些经常置于室外或极度潮湿环境中的产品。

聚醚醚酮(PEEK)是聚芳醚酮(PAEK)中最典型的材料，具有优良的机械性能、耐磨性、耐化学品性、耐辐射性、耐高温性以及阻燃性等多方面优异性能，在许多领域取代其它材料后可明显提升制品性能。聚醚醚酮作为3D打印的产品原粉料，该种粉料有着很出色的物理、化学性能，但是在进行打印的过程中，出现了流动性差、废品率高、打印中断等现象，以现阶段3D打印机的结构和应用来讲无法设计出一款打印机可以适合于聚醚醚酮原粉料。因此，开发一种适用于3D打印的聚醚醚酮材料，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于3D打印的聚醚醚酮的制备方法，克服现有技术中聚醚醚酮作为3D打印材料强度低、稳定性差、流动性差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于3D打印的聚醚醚酮的制备方法，使用碳酸钠、碳酸钾作为反应缩合剂，以对苯二酚和4,4-二氟二苯甲酮为原料，以二苯砜为溶剂，包括以下反应步骤：

(1)在室温条件下加入二苯砜，通氩气保护，同时加热使二苯砜熔融，控制溶液温度为180～190℃，然后加入对苯二酚、4，4-二氟二苯甲酮，并加热至210～220℃，恒温搅拌反应25～30min，所述对苯二酚、4，4-二氟二苯甲酮、二苯砜的质量比为1﹕1﹕4～6；

(2)向步骤(1)反应体系中加入碳酸钠、碳酸钾，升温至230～235℃，恒温搅拌反应25～30min，然后升温至250～260℃恒温50～60min，再迅速升温至300～320℃恒温并采用超声波处理25～30min，再恒温反应30～150min；所述超声波的频率为22～38KHz，所述碳酸钠、碳酸钾、对苯二酚的质量比为1﹕4～5﹕14～16；

(3)将步骤(2)反应后的产物冷却后分别用有机溶剂、无机溶剂萃取，然后烘干得适用于3D打印的聚醚醚酮。

优选的，步骤(3)对产物冷却采用分段冷却法，首先降温至210～220℃保持7～10min，再降温至150～160℃保持5～8min，再降温至100～105℃保持5～8min，然后再降温至60～70℃保持10～15min。