[发明专利]一种熔点可控聚芳醚酮的制备方法

说明书

本发明提供了一种熔点可控聚芳醚酮的制备方法，步骤包括以4‑氯4‑羟基二苯甲酮为主原料，添加摩尔量0％～50％不等的同分异构体共聚，反应得到的聚芳醚酮树脂分子结构呈弯曲的非规整形态，和规整直链结构的聚芳醚酮相比，其物性会发生变化，比如结晶度和熔点会降低，断裂伸长率会增加等，并且随着添加异构体的种类和比例不同，其变化程度也不同。因此，本发明通过改变聚合单体的种类和比例，来控制聚合物的熔点和结晶度，使材料加工更便利，应用更广泛。

技术领域

本发明涉及聚芳醚酮的制备方法，更具体的是涉及一种熔点可控聚芳醚酮的制备方法。

背景技术

聚芳醚酮是一种主链由醚键和酮键交替形成的芳环聚合物，具有优异的物理机械性能，并且其耐热性是热塑性树脂中最好的品种之一，已经在多个领域得到广泛的应用。目前聚芳醚酮的生产主要是以4,4’-二氟二苯甲酮与4,4’-二羟基二苯甲酮等摩尔缩聚反应制得，反应方程式如下：

由于单体活性官能团都处于羰基团对位，聚合后分子链呈直链状态，分子链之间空隙小，结构致密，规整有序，这种结构特征，使聚芳醚酮容易结晶(结晶度＞40％),熔点高,达到373℃。分子结构中醚键+酮键+苯环的组合，给聚芳醚酮带来优异的物理性能，如韧性和刚性兼备、高温流动性好、热分解温度高、自润滑性好、耐磨损、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、绝缘等，被誉为塑料之王。

聚芳醚酮可以应用在航空航天、汽车、电子电气、医疗和食品加工等领域，开发前景非常广阔。此外，还可与其它聚合物如聚四氟乙烯、聚醚砜、聚酰亚胺等共混，和碳纤、玻纤、氧化锆、氧化铜等复合增强，形成有特殊性能的复合材料。

聚芳醚酮虽然性能出众，应用领域广，但是没有得到大规模发展，主要是受下列因素影响：

一方面常规生产工艺采用4,4’-二氟二苯甲酮与4,4’-二羟基二苯甲酮两种单体等摩尔聚合，生产工艺控制要求高，生产成本高：①二元共聚反应，对聚合单体配比要求高，配比不准确，会造成聚合度降低，发生副反应，带来严重的质量问题；②含氟单体价格高，生产原料成本高；③氟元素活性高，高温下单体易自分解，影响反应摩尔比，造成聚合度降低；④洗涤时氟离子进入废水处理系统，对生产设备腐蚀严重，使设备固定投资高。

另一方面聚芳醚酮比较高的结晶度和熔点，给加工和应用带来困难：①熔点高，对温度变化不敏感，注塑成型时对设备加热、保温要求高，加工成本也就高；②结晶度高，材料加热熔融后极易结晶，冷却收缩率大，挤出板棒材易出现黄斑、黑点、黑芯等现象，产生表观质量问题，次品率高；③聚芳醚酮作为UD带材重要的浸渍材料，在与玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维等结合后，有很好的耐热稳定性，但是由于高熔点和高结晶度，涂覆处理后，UD带材的横向上胶率差异和色差较大，厚度公差不易控制，给UD带材一致性生产带来困难。

因此，聚芳醚酮虽然性能优异，但是生产成本高和加工难度大的缺陷，都限制了聚芳醚酮大范围应用。

发明内容

为解决现有技术的不足，提供一种熔点可控聚芳醚酮的制备方法，包括如下步骤：

S1:配制聚合单体：聚合单体包括4-氯4-羟基二苯甲酮及其异构体；

S2:将溶剂、聚合单体、催化剂、缓冲剂加入聚合釜中，进行除氧操作；

S3:当O₂＜50ppm时，程序升温至300～330℃，保温一段时间进行反应；

S4:加入封端剂终止反应；

S5:出料、粉碎、洗涤，得到成品聚芳醚酮。

优选的，所述S1中聚合单体4-氯4-羟基二苯甲酮及其异构体包括以下类型：