文档介绍：耐高温高分子材料——聚芳醚
专业:数学与应用数学(金融方向)112班
姓名:周卿
学号:5501311007
摘要:
随着现代科技的快速发展,高分子材料已是材料科学中最具代表性的、最具发展前途的一类材料。聚芳醚类材料是一种具有很好的耐高温性、力学性和绝缘性的高性能高分子材料。
关键词:有机高分子材料、聚芳醚、耐高温。
Digest:
With the rapid development of modern science and technology, Polymer materials are a kind of the most representative, the most promising material in the materials science already. Thermally stable polymers are a kind of material that contains a very good resistance to high temperature, mechanical properties and insulation of high performance polymer materials.
Key words: polymer materials, thermally stable polymers,PEEK
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美国GE公司于1964年首次研制出具有优良物理机械性能和耐热性能的聚苯醚(PPO),从此以后,聚芳醚类耐热特种工程塑料成为人们研究耐热工程塑料研究的热点。
聚芳醚的高分子主链中同时含有刚性的对苯撑和柔性醚键的芳香醚结构,使得这种材料在保持优良的物理机械性能和耐热性能的同时,具有柔性和韧性,便于加工成型,并赋予聚芳醚材料良好的热稳定性和优异的综合性能。
聚芳醚可和许多化学物发生化学反应合成新型高性能有机高分子材料。如聚芳醚和咔唑聚合可生成荧光材料或光电传导材料。
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聚芳醚材料包括聚砜和聚芳醚酮两大品种,还有日常聚芳醚酰胺和聚芳醚腈等几类小品种。以下将着重介绍聚芳醚酮和聚砜这两种有机高分子材料。
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最早关于聚芳醚酮的合成报道出现在二十世纪六十年代,它是基于亲电取代反应、发生FriendelCrafts酰基化而得。结晶聚合物的不溶性问题可以通过在强酸介质中进行聚合解决,最初是用多磷酸,后来是用HF/BF3,它们可以通过羟基的质子化溶解聚合物。虽然能制得具有很高力学性能的高分子量聚合物,但是由于反应介质具有很高的反应活性,很难获得高纯度的聚合物,这些生产问题阻碍了聚芳醚酮的商业化。
在HF/BF3中通过聚酰化合成的聚醚酮(PEK)在20世纪70年代中期的很短时间内由Raychem进行了一定规模的生产,其产名为Stilan。
在20世纪60年代末期,Johnson等首次报道了用亲核取代法制备的聚芳醚酮,但是由于过早沉淀导致结晶使得聚合物的分子量较低,其力学性能也相对较低。
Rose等(ICI)用二本砜作为溶剂制得了高结晶、高分子量的聚合物,在用亲核取代法合成PEAK上取得了关键性突破。在该溶剂中的亲核取代聚合时PEEK大规模工业化生产的基础,使其成为第一个全面商业化的聚芳醚酮。PEEK在20世纪80年代早期由ICI实现商业化,用相似的亲核路线合成的PEK在1987年也实现了商业化。
聚芳醚酮的主要生产商是现在的ICI公司(Victrex PEEK和PEK)。几个其他的公司最近也开始了聚芳醚酮的生产(Du Pont公司的PEEK、Amoco公司的Kadel、Hoechst公司的Hostatec和BASF公司的Ultrapek)
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现在大规模生产的聚芳醚酮是基于亲和取代反应,尽管随着亲电取代路径的发展这种方法会发生改变。
PEEK 最重要的商业化聚芳醚酮PEEK是在惰性环境中、在接近聚合物Tm的温度下(大于300摄氏度),有1,4-苯二醇和4,4’-二氟苯酮在二苯砜中在碱金属碳酸盐存在的条件下反应制得的。通过抽取溶剂,聚合物在二苯砜和无机杂质中析出,这使聚合物熔融不稳定,通常加入稍过量的4,4’-二氟苯酮以阻止在链端生成酚键使聚合物不稳定。缩聚反应生成的水可以使F基团发生水解,并阻止形成高分子量的聚合物,但是水会在高的反应温度和溶剂的硫水性作用下挥发掉。实验中需要采用昂贵的双氟单体而不用较便宜的双氯单体,因为吸电子能力弱的羰基基团不能激活卤素实现亲核取代,从而不能形成有效的反应基团。
PEK ICI公司生产的PEK的两条亲核路线和生产PEEK的路线相似。双单体路线是用4,4’-二羰基苯酮来代替1,4-苯二醇,单一单体路线是采用4-氟-4-羰基苯酮的钾