聚醚醚酮的制备

2022/3/16 11:02:58
聚醚醚酮(PEEK)树脂是一种性能优异的特种工程塑料,与其他特种工程塑料相比具有诸多显著优势,耐高温、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐辐照性、绝缘性稳定、耐水解和易加工等,在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。

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性质

PEEK是种半结晶热塑性聚合物,具有卓越的机械性能和化学稳定性。PEEK的加工条件会影响产品的结晶性,从而影响机械性能。杨氏模量是3.6GPa,机械强度达到90 到100 MPa PEEK的玻璃化转变温度为143度而熔点达到343.84度。某些级别的PEEK的允许工作温度达到250度。 热导率随温度的升高线性增加。PEEK具有很高的热稳定性和抗化学腐蚀性,只在高温时被卤素和强酸腐蚀。室温下PEEK可以溶于浓硫酸中。

PEEK的制备

PEEK的合成是以4,4-二氟二苯甲酮、对苯二酚和碳酸钠为原料,以二苯砜为溶剂,在氮气的保护下,在逐渐升温至接近聚合物熔点的温度(320℃)时得到高分子PEEK树脂。其反应式如下:

PEEK合成的反应式

PEEK的成本主要取决于高纯度的单体4,4-二氟二苯酮。其合成方法很多,主要有苯系化合物缩合法、卤素交换法、催化淡基化法、二氯乙烯氧化法、付氏烷基化法以及重氮化法6种生产方法,其中前4种方法在不同程度上存在反应收率低、异构体等杂质含量高、精制工艺复杂和生产成本高等缺点。

目前的生产方法主要是付氏烷基化法和重氮化法。付氏烷基化法原料易得,合成路线短,收率较高,生产成本低。其合成反应式如下:

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付氏烷基化法合成PEEK反应式

PEEK的生产工艺

PEEK的合成路线有亲核取代和亲电取代两种工艺路线。由于亲电取代路线存在产物易支化、催化剂和溶剂用量大且环境不友好等缺点,目前国际上一般采用亲核取代路线。真正拥有PEEK生产工艺的厂家仅有中国、英国两个国家。大部分国外国家制备PEEK树脂原料采用的是英国威格斯的工艺方法,国内则主要采用吉林大学的工艺方法。

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