專利名稱：聚芳醚酮環(huán)狀予聚體的開環(huán)聚合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種聚芳醚酮環(huán)狀予聚體的開環(huán)聚合技術(shù)。
聚芳醚酮類樹脂作為高性能復(fù)合材料的熱塑性基體樹脂，九十年代以來(lái)得到了成功的應(yīng)用，但是高分子量線性聚合物由于熔體粘度大，即給預(yù)浸工藝造成困難，也影響纖維的預(yù)溶效果，從而使復(fù)合材料的性能受到一定影響。為了降低預(yù)浸階段樹脂熔體粘度，在另一專利中我們發(fā)明了聚芳醚酮環(huán)狀予聚體的制備技術(shù)。由于這種環(huán)狀預(yù)聚體的熔體粘度比原來(lái)的線性聚合物大幅度降低，使預(yù)浸工藝和預(yù)浸效果得到顯著的改善。
但這種環(huán)狀預(yù)聚體的預(yù)浸物，如果不能在復(fù)合材料成形過(guò)程中，通過(guò)適當(dāng)條件下完成開環(huán)聚合形成高分子量線性聚合物，則起不到基體樹脂的作用。這是因?yàn)榄h(huán)狀預(yù)聚體本身力學(xué)強(qiáng)度很低。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，對(duì)聚芳醚酮環(huán)狀預(yù)聚體的熱穩(wěn)定性及其開環(huán)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了反復(fù)深入的研究，取得了可滿足高性能復(fù)合材料成型加工用的開環(huán)聚合技術(shù)，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的主要內(nèi)容包括兩個(gè)方面，一是在系統(tǒng)研究了聚芳醚酮環(huán)狀預(yù)聚體的熱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，選定了各種聚芳醚酮在無(wú)催化劑和有催化劑條件下保持不發(fā)生開環(huán)反應(yīng)的溫度上限，從而確定預(yù)浸工藝的溫度范圍。結(jié)果表明對(duì)絕大多數(shù)聚芳醚酮環(huán)狀預(yù)聚體來(lái)講，即使在有適當(dāng)催化劑存在下，也即可保證在340℃以下長(zhǎng)時(shí)間(60分鐘以內(nèi))加熱不發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。
二是預(yù)浸后，利用預(yù)浸物制備復(fù)合材料時(shí)的加工工藝條件。也就是通過(guò)對(duì)環(huán)狀預(yù)聚體開環(huán)反應(yīng)機(jī)理的研究，選擇催化劑的種類、加量、開環(huán)溫度和時(shí)間等控制因素。結(jié)果表明，K2CO3為催化劑時(shí)，用量應(yīng)在1.5～3.0％范圍，開環(huán)溫度在400～420℃范圍，時(shí)間在10～30分鐘為宜。而以CsF為催化催時(shí)，用量應(yīng)在0.2～1.0％范圍，開環(huán)溫度在380℃～400℃范圍，時(shí)間以10～30分鐘為宜。聚芳醚酮環(huán)狀予聚體為
實(shí)施例一取5g環(huán)狀予聚體粉末加入0.1g K2CO3充分混合均勻后，放入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具中，在可控溫壓機(jī)上，加熱至340℃保持30分鐘，冷卻取出后得到一塊厚1mm的壓片，取樣分析表明沒(méi)有開環(huán)反應(yīng)發(fā)生，薄片仍很脆。這表明這個(gè)體系在340℃以下進(jìn)行熔融預(yù)浸將不發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。
將此薄片重新放回模具中，在壓機(jī)上，加熱至400℃，保持20分鐘后冷卻取出薄片。用相同方法重新測(cè)定結(jié)果表明已全部開環(huán)，薄片已無(wú)脆性，切條后測(cè)其拉伸強(qiáng)度平均為70MPa左右。
實(shí)施例二取5g環(huán)狀預(yù)聚體加入0.1gK2CO3按實(shí)施例一的次序進(jìn)行操作，只是開環(huán)溫度控制在355℃，將最后得到的試片進(jìn)行分析則只有50％左右開環(huán)率，測(cè)其拉伸強(qiáng)度平均只有10MPa左右。
實(shí)施例三取5g環(huán)狀預(yù)聚體加入0.025gCsF其后試驗(yàn)條件完全同實(shí)施例一，則320℃加熱30分鐘后的試片仍然未開環(huán)，再在380℃加熱20分鐘的試片則完全開環(huán)，其拉伸強(qiáng)度也同樣在70MPa左右。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種聚芳醚酮環(huán)狀予聚體的開環(huán)聚合，其特征在于聚芳醚酮環(huán)狀予聚體加入催化劑后在350℃以下長(zhǎng)時(shí)間(60分鐘以內(nèi))加熱不發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，加熱至380℃以上，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)形成線性高分子量聚芳醚酮。
2.如權(quán)利1所述的聚芳醚酮環(huán)狀予聚體的開環(huán)聚合，其特征在于聚芳醚酮環(huán)狀化合物為PEAEKMKC、P2ETFDEKC、PPMKMKC、PPKC、PETFDEKMKC、PEEEKC；
3.如權(quán)利1、2所述的聚芳醚酮環(huán)狀予聚體的開環(huán)聚合，其特征在于催化劑為K2CO3,CsF，其用量分別為1.5～3.0％,0.2～1.0％。
全文摘要
本發(fā)明是屬于聚芳醚酮環(huán)狀予聚體的開環(huán)聚合技術(shù)。本發(fā)明是向予先制備的聚芳醚酮環(huán)狀預(yù)聚體中加入一定量的特定催化劑后,即可保證在350℃以下長(zhǎng)時(shí)間(60分鐘內(nèi))加熱不發(fā)生開環(huán)反應(yīng)以利于予浸工藝的進(jìn)行,又要在高于380℃溫度時(shí)在較短時(shí)間發(fā)生開環(huán)反應(yīng)形成高分子量線性聚合物,獲得高強(qiáng)度復(fù)合材料。
文檔編號(hào)C08G8/28GK1231301SQ9910316
公開日1999年10月13日 申請(qǐng)日期1999年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月24日
發(fā)明者吳忠文, 陳春海, 張萬(wàn)金, 周宏偉, 姜振華 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)