新型共聚醚砜的合成及性能研究

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聚芳醚砜是一类分子主链上含有砜基、醚基和苯基的热塑性高分子子材料,砜基赋予耐热性及刚性,醚基使聚合物链节在熔融状态时具有良好的流动性,其独特的分子结构使得此类聚合物具有优异的物理化学性能。含二氮杂萘酮结构的聚芳醚砜因其分子主链引入了扭曲的非共平面的杂萘联苯结构,使得此类聚合物具有更高的玻璃化转变温度以及优异的溶解性能,但同时使得高分子质量的此类聚合物的熔体粘度增大,熔融加工困难,因此需对其改性,以改善其熔融加工性能。本文以4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮(DHPZ),联苯二酚(BP)与4,4′-二氯二苯砜(DCS)进行溶液缩聚反应,合成出了一种新型共聚醚砜(PPBES)。利用FT IR、~1H-NMR表征了共聚物的结构。利用DSC、TGA和DTG研究了共聚物结构与热性能之间的关系,结果表明随着双酚单体中BP含量的增加,共聚物的玻璃化转变温度(T_g)逐渐下降,其5%的热失重温度逐渐上升。这说明联苯基团的引入增加了聚合物分子链的柔顺性,提高了聚合物的热分解稳定性。对DHPZ/BP摩尔比为6/4的共聚物进行热稳定性能测试,结果表明共聚物在370℃下的热稳定时间大约为30min,400℃下其停留稳定时间缩短至5min,随着温度的升高和时间的延长,共聚物快速降解交联。利用HAAKE转矩流变仪研究了此配比下共聚物的流变性能,结果表明共聚物的重均分子量(M_w)在50000以下时,共聚物熔体具有良好的流变性能。进一步在双螺杆挤出机上测试表明,此共聚物可在340℃下顺利挤出,且重复挤出数次其性能变化不大。探讨和优化了聚合工艺条件,控制聚合反应体系初始浓度为50%以上时,可有效降低聚合体系中低分子环状化合物的含量,并加快聚合反应速度。在相同条件下,氯苯的带水效果优于二甲苯,用氯苯为带水剂的同时采用一步升温法可大大缩短反应时间。加水促进碳酸钾的溶解性能以及降低碳酸钾的粒径都能够加强其在反应体系中的离解性能,促进酚氧盐的形成,加快聚合反应速度。
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