[发明专利]一种酚酞聚芳醚酮共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种酚酞聚芳醚酮共聚物及其制备方法。

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。

又如在宣英男等发表的、名称为《新型含环氧端基聚芳醚酮E-PPEK的合成及表征》的文章中，4,4＇-二氟二苯酮与4-（4-羟基苯基）-2,3-二氮杂萘-1-酮经亲核取代反应、逐步聚合，制得了含二氮杂萘酮的聚芳醚酮低聚物，其再与环氧氯丙烷进行反应，成功合成了一种新型的含环氧端基的聚芳醚酮（E-PPEK）。E-PPEK在通用溶剂中具有良好的溶解性，利于进一步加工成型和应用。

但是，上述制备方法所得酚酞聚芳醚酮的环氧基团均为分子链端的端基，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

为了解决以上技术问题，本发明提供一种酚酞聚芳醚酮共聚物及其制备方法，本发明提供的酚酞聚芳醚酮共聚物的环氧基团的数量能够调控，应用范围较广。

本发明提供一种酚酞聚芳醚酮共聚物，具有式（I）结构：

其中，1≤t≤5；x、n为正整数，y为非负整数。

优选的，所述酚酞聚芳醚酮共聚物的特性粘度≥0.6dL/g。

本发明提供一种酚酞聚芳醚酮共聚物的制备方法，包括以下步骤：

在催化剂的作用下，将具有式（II）结构的酚酞聚芳醚酮共聚物与具有式（III）结构的环氧卤代烷烃在有机溶剂中进行取代反应，得到具有式（I）结构的酚酞聚芳醚酮共聚物；

其中，1≤t≤5，X为卤素；m、n为正整数；x为正整数，y为非负整数，x+y=m。

优选的，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共聚物中聚合度为m的重复单元与所述具有式（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或K₂CO₃。

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

优选的，所述有机溶剂为二甲基亚砜或N-甲基吡咯烷酮。

优选的，具体包括以下步骤：

将所述具有式（II）结构的酚酞聚芳醚酮共聚物、所述催化剂和所述有机溶剂在30℃～40℃的温度下混合，30min～40min后得到混合物；

将所述混合物与所述具有式（III）结构的环氧卤代烷烃混合，取代反应后得到具有式（I）结构的酚酞聚芳醚酮共聚物。

优选的，所述取代反应的温度为30℃～40℃，所述取代反应的时间为480min～720min。