[发明专利]含蒽醌聚亚苯基砜共聚物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料及其制备的技术领域，特别涉及含蒽醌结构聚亚苯基砜共聚物及其合成方法。

背景技术

聚亚苯基砜(PPSU)材料刚性和韧性好，耐高温、耐热氧化，抗蠕变性能优良，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀，耐离子辐射，无毒，耐蒸汽消毒，绝缘性和自熄性好，容易成型加工，一直以来在航空、机械、电子、食品加工及医疗器械等领域有着广泛应用。

随着聚亚苯基砜应用领域的拓宽，尤其是作为医疗器械及航空航天精密零部件，除具备基本的热学、力学性能外，还要求产品在使用过程中具有艳丽的外观和明显的可区分性，从而实现产品外观档次的提升，以颜色标记的零部件更容易辨别型号和用于流水线装配与操作。因此，近些年来对彩色聚芳醚酮/砜材料的需求日益增多。

聚亚苯基砜材料加工温度在350～380℃，传统的有机染料分子很难在此温度下保持良好的热稳定性，而且染料的耐迁移性通常较差，这些都将导致被染色加工的聚亚苯基砜类产品色牢度较低。另一方面无机颜料与树脂基体之间存在较大的界面差异，很难实现其在树脂中的均匀分散，从而产生了树脂着色不均匀及表观性能下降等问题，而且分散剂的大量使用还会导致材料的力学性能下降。

与本发明相近的背景技术是聚亚苯基砜的合成方法。典型的聚亚苯基砜制备方法为：以4，4′-联苯二酚和4，4′-二氯二苯砜为原料，烷基砜为溶剂，无水碳酸钾或无水碳酸钠作为催化剂，经历成盐、预聚及聚合的过程，得到聚亚苯基砜共聚物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，采用化学方法将具有良好热稳定性的蒽醌生色团分子以共价键方式引入到聚亚苯基砜体系中，合成出一种新型高分子材料；并且使其既能保持材料原有优异性能，同时具有明显的颜色改变，这将从根本上解决此类高分子材料的染色问题。

本发明将1，5-二氯蒽醌导入到聚亚苯基砜体系中，合成出一种具有黄色本征颜色并透明的含蒽醌聚亚苯基砜共聚物。

本发明的含蒽醌聚亚苯基砜聚合物的结构式如下：

其中：x+y＝1；x＝0.01～0.30；y＝0.99～0.70；n＝100～150。

具体的聚合反应式为：

本发明的含蒽醌聚亚苯基砜聚合物的紫外-可见吸收光谱(图4)显示其具有良好的透明性并呈现黄色本征颜色。

本发明的含蒽醌聚亚苯基砜共聚物的制备方法为：

以1，5-二氯蒽醌、4，4′-二氟二苯砜和4，4′-联苯二酚为原料，无水碳酸钾或/和无水碳酸钠为成盐剂，环丁砜为溶剂，甲苯为带水剂，其中1，5-二氯蒽醌和4，4′-二氟二苯砜的摩尔比为1∶99～30∶70，4，4′-联苯二酚的加入量是1，5-二氯蒽醌和4，4′-二氟二苯砜物质的量的总和，成盐剂用量为4，4′-联苯二酚物质的量的1.1倍，溶剂的质量与原料的质量之比为80∶20～70∶30，带水剂用量按体积为溶剂的1/3；在装有机械搅拌、温度计和带水器的容器中加入上述物料，在氮气保护130℃下搅拌回流2～5小时将带水剂蒸出；再在6～10小时内加热升温至160℃；将产物倾入蒸馏水中，过滤、粉碎后先后经蒸馏水和乙醇煮沸洗涤，80℃下干燥，得到黄色含蒽醌聚亚苯基砜共聚物粉末，产率在85％以上。

本发明的含蒽醌聚亚苯基砜的合成方法，是将蒽醌发色团分子直接以共价键引入到聚合物链段中。

本发明提供了一类含蒽醌的聚亚苯基砜共聚物及其制备方法，在保持聚亚苯基砜原有优异机械性能的同时改变了此类高分子材料的颜色，使其具有黄色本征色。即，本发明的含蒽醌聚亚苯基砜共聚物具有良好的耐高温、抗氧化、抗腐蚀等特点，同时具有黄色本征颜色及良好的透明性。在此类聚合物材料的染色加工方面做出了有益的探索。

附图说明

图1是本发明实施例1，2，3所制备的含蒽醌聚亚苯基砜的红外(FT-IR)谱图。与聚亚苯基砜(PPSU)的红外谱图相比，含蒽醌聚亚苯基砜在1674cm^-1处出现了与蒽醌单体相一致的羰基振动吸收峰，并且随蒽醌单体投料比例的增加，羰基振动吸收峰逐渐增强，证明蒽醌已成功地引入到聚合物中，蒽醌基团的含量可由蒽醌单体投料比例来控制。

图2是本发明实施例1，2，3所制备的含蒽醌聚亚苯基砜的差示扫描量热(DSC)谱图。PPSU-An10，PPSU-An20及PPSU-An30的玻璃化转变温度分别为236℃，240℃，243℃。