[發明專利]一種聚(醚酮-苯并咪唑)共聚物及其制備方法

有效

• 申請號: 201910537236.1
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110156994B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 羅旭;房建華;郭曉霞;郭玉飛;羅竑
• 申請（專利權）人: 宜興市創新精細化工有限公司
• 主分類號: C08G73/18
• 分類號: C08G73/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬云華

本發明提供了一種聚(醚酮?苯并咪唑)共聚物，涉及高分子材料技術領域。本發明提供的聚(醚酮?苯并咪唑)共聚物具有式Ⅰ所示結構。本發明提供的聚(醚酮?苯并咪唑)共聚物的重復單元中同時含有苯并咪唑基團和芳香醚酮結構，既保持了聚芳醚酮的可熱塑加工性質，又兼具了聚苯并咪唑優異的化學穩定性和較高的玻璃化轉變溫度等性能，作為一類新的特種高分子材料在高性能復合材料、醫用材料、清潔能源材料等領域有著潛在的應用前景。本發明提供了聚(醚酮?苯并咪唑)共聚物的制備方法，本發明提供的制備方法過程簡單、易操作、成本低廉。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，特別涉及一種聚(醚酮-苯并咪唑)共聚物及其制備方法。

背景技術

聚苯并咪唑是一種優異的芳雜環高分子，具有高強、高模、高耐熱性等優點。此外，聚苯并咪唑還具有出色的紡絲性能和極好的化學穩定性以及阻燃性，在航空航天等高技術領域以及消防、海水凈化和甲醇直接燃料電池等民用領域都有著廣泛應用。聚苯并咪唑獨特的剛棒形分子結構及鏈段之間強烈的氫鍵作用賦予其優異的力學性能，但是也由于其分子鏈的剛性太強，使其基本上只能溶于甲磺酸等少數強酸中，并且其熔點高于熱分解溫度，難以進行熱塑加工，限制了其應用范圍。

聚芳醚酮是一種半結晶性高性能聚合物，具有良好機械性能、抗疲勞性、較高的耐熱性能和優異的電氣絕緣性能。與聚苯并咪唑不同，聚芳醚酮可以進行熱塑加工，但其化學穩定性、玻璃化轉變溫度和阻燃性等性能不及聚苯并咪唑。商業化聚芳醚酮的玻璃化轉變溫度約為143℃，其耐熱性與成型加工性能之間的矛盾限制了聚芳醚酮的進一步應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種聚(醚酮-苯并咪唑)共聚物及其制備方法。本發明提供的聚(醚酮-苯并咪唑)共聚物的重復單元中同時含有苯并咪唑基團和芳香醚酮結構，既保持了聚芳醚酮的可熱塑加工性質，又兼具了聚苯并咪唑優異的化學穩定性和較高的玻璃化轉變溫度等性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種聚(醚酮-苯并咪唑)共聚物，具有式Ⅰ所示結構：

式Ⅰ中：Ar包括和的一種；n＝20～1000。

本發明提供了以上技術方案所述聚(醚酮-苯并咪唑)共聚物的制備方法，包括以下步驟：

在保護氣氛下，將3,4-二氨基二苯醚和芳香二羧酸單體在多聚磷酸的作用下進行聚合反應，得到聚(醚酮-苯并咪唑)共聚物；

所述芳香二羧酸單體包括間苯二甲酸、對苯二甲酸、4,4’-二苯醚二甲酸、4,4’-二羧基二苯酮、4,4’-二羧基二苯砜、2,2-二(4-羧基苯基)異丙烷和2,2-二(4-羧基苯基)六氟異丙烷中的一種。

優選地，所述3,4-二氨基二苯醚和芳香二羧酸單體的摩爾比為1:1.

優選地，所述3,4-二氨基二苯醚和芳香二羧酸單體在多聚磷酸中的總質量分數為2～20％；所述多聚磷酸中五氧化二磷的質量含量為70～90％。

優選地，所述聚合反應包括依次進行的第一聚合反應和第二聚合反應；所述第一聚合反應的溫度為120～160℃，時間為1～5h；所述第二聚合反應的溫度為180～220℃，時間為5～30h。

優選地，所述3,4-二氨基二苯醚由包括以下步驟的方法制備得到：

(1)在保護氣氛下，5-氯-2-硝基苯胺、苯酚和碳酸鉀在有機溶劑中進行成醚反應，得到2-硝基-5-苯氧基苯胺；

(2)在保護氣氛下，所述2-硝基-5-苯氧基苯胺與水合肼在催化劑的作用下進行還原反應，得到3,4-二氨基二苯醚。

優選地，所述步驟(1)中5-氯-2-硝基苯胺與苯酚的摩爾比為1:1～1.05:1，所述苯酚與碳酸鉀的摩爾比為1:1～1:2。