聚芳醚酮交替共聚物的合成及其结构与性能研究

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1.本文采用亲核和亲电两种路线合成了1,4-二(4-苯氧基苯甲酰基)苯(p-EKKE)和1,3-二(4-苯氧基苯甲酰基)苯(m-EKKE)两种PEKK的小分子模型化合物,以p-EKKE和TPC缩聚,合成了全对位聚芳醚酮酮(p-PEKK),并用FT-IR、1H NMR、DSC、WAXD、SEM等技术对p-EKKE和m-EKKE以及PEKK的结构与性能进行分析表征。研究表明:加入适量的Lewis碱以TPC和过量的DPE合成p-EKKE时,没有发现邻位结构及呫吨醇产物生成;WAXD分析显示: p-EKKE的结晶较完整,当其作为PEKK大分子链的结构单元时虽能形成结晶,但结晶不完整,存在缺陷和非晶片。2.以1,4-二(4-苯氧基苯甲酰基)苯(p-EKKE)、1,3-二(4-苯氧基苯甲酰基)苯(m-EKKE)、二苯醚(DPE)为单体分别与对苯二甲酰氯(TPC)、间苯二甲酰氯(IPC)亲电溶液共缩聚,合成全对位、全间位、对间位取代及交替聚芳醚酮酮(p-PEKK、i-PEKK、p/i-PEKK、a-PEKK)。用FT-IR、DSC、WAXD、TG、SEM等技术对p-EKKE和m-EKKE以及PEKKs的结构与性能进行了分析表征。结果表明:随着主链中1,3-苯基含量的增加,共聚物的熔融温度(Tm)和玻璃化转变温度(Tg)逐渐降低;由p-EKKE、m-EKKE与TPC或IPC共聚合成的聚合物比由DPE与TPC或IPC合成的无规共聚物Tg、Tm有所提高,具有较好的链规整性和较高的结晶度;WAXD分析表明,共聚物P-1的结晶衍射峰和小分子模型化合物p-EKKE基本相同,属正交晶系;i-PEKK在熔融冷却过程中很难再次结晶,转变为非晶聚集态,属三斜晶系;交替共聚物a-PEKK的DSC升温曲线出现两个结晶熔融峰,表明有两种晶型存在。3.以1,4-二(4-苯氧基苯甲酰基)苯(p-EKKE)、4,4′-二苯氧基二苯砜(DPODPS)与对苯二甲酰氯(TPC)为单体,无水AlCl3/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/1,2-二氯乙烷(DCE)为催化剂溶剂体系,通过低温溶液缩聚,合成了一系列p-EKKE /DPODPS/TPC三元无规共聚物,用FT-IR、DSC、WAXD、TG等技术对共聚物进行表征。结果表明:随着DPODPS/p-EKKE比例的增加,共聚物的Tg有所提高,结晶度降低;当DPODPS/p-EKKE大于70/30时,共聚物在DSC曲线中没有出现结晶熔融峰,在WAXD曲线中只出现一个弥散的衍射峰,为无定型聚集态;热失重5%时,分解温度在540℃以上,仍属耐热等级高的聚合物。4.对交替聚合物a-PEKK熔融-淬火,转变为无定形聚合物,进行溶剂、等温和冷牵伸诱导结晶,用DSC、WAXD等技术研究了不同条件处理后的共聚物的结晶性能。结果表明:以CHCl2COOH为溶剂,诱导时间t为48h,S3结晶完全,延长时间对a-PEKK的结晶及热性能几乎没有影响,晶体以晶型Ⅱ为主;等温诱导结晶时,只出现稳定的晶型Ⅰ,DSC中降温速率影响着晶体的结晶完善程度;经牵伸取向的S5在DSC的冷却曲线中没出现冷结晶峰,而在熔融放热峰处等温结晶2h的S6,出现冷结晶峰,WAXD分析表明:样品经冷牵伸后有Ⅰ和Ⅱ两种晶型共存,晶体晶型与分子链的链接结构(酮/醚比例),牵伸温度、牵伸比有关。
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