杂萘联苯聚醚砜酮的研究

杂萘联苯聚醚砜酮的研究

摘要：新型的杂萘联苯聚醚砜酮（PPESK）是一种工程塑料，其各项性能优异，是一种优良的绝缘材料。此树脂广泛应用于漆包线和各种膜的制作，效果良好。经改性的PPESK性能更优，应用领域广，有很好的研究前景。

关键词：杂萘联苯聚醚砜酮、绝缘材料、膜、改性

聚芳醚砜（PES）和聚芳醚酮（PEK）是两个综合性能优异的耐高温工程塑料品种，后来有人合成了新型的杂萘联苯型聚醚砜（PPES）和聚醚酮（PPEK），性能优良，其中PPES的溶解性好，PPEK的玻璃化转变温度相对较高。基于以上工作，采用共聚的方法，合成共聚物聚醚砜酮（PPESK）以使PPES和PPEK相互补充，互补长短，得到综合性能都很优异的耐高温工程塑料，并进一步对其改性，开发其应用前景。

一、杂萘联苯聚醚砜酮

（一）合成

杂萘联苯聚醚砜酮是由单体DHPZ、二氯二苯砜、二氟二苯酮在以无水K

2CO

3

为催化剂、甲苯为带水剂、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂，加热至160-165℃下溶液共聚合得到的，反应式如下：

通过控制共聚合时的投料比和反应时间，能得到不同化学结构的共聚产物，这些共聚物具有不同的性能。经过调节二氯砜和二氟酮的比例（S/K），得到当投料砜酮比为1：1（S/K=1：1）所共聚成的特性粘度为0.6的聚合物为基材，检测树脂的综合性能。得出PPESK的玻璃化转变温度和热失重温度都较高，具有较高的耐热等级；同时具有优良的电性能、力学性能和粘结力，是一种综合性能优异的工程塑料。

（二）、应用

1、制漆包线新型的PPESK树脂在耐热、膜韧性及单向刮漆性能优异，具有

较高的耐热等级（H级）。这种PPESK基体适合于做H级漆包线漆，是耐高温漆包线的一个新品种。和传统的聚酰亚胺漆包线比较，PPESK漆包线价格低廉，耐水解性能好，且这种漆制漆工艺简单，可用常规方法制漆。同时，它便于运输和储存，是一种很有前途的漆包线漆。

2、制膜杂萘联苯聚醚砜酮是一种新型特种工程塑料，耐盐酸、硝酸、硫酸、

氢氧化钠等强腐蚀介质，耐苯、甲苯等有机溶剂，高温下不溶解于大多数溶剂，室温下也只溶解于二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和氯仿，其长期工作温度达280°C，具有极佳的尺寸稳定性，在很宽的温度范围内平均线性热膨胀系数很低，是目前耐热等级最高的可溶性聚醚砜酮树脂。经研究表明，PPESK 是一类十分理想的分离膜用高分子材料，已得到国内外膜科学与工业界的重视。

二、杂萘联苯聚醚砜酮的改性

杂萘联苯结构的聚醚砜酮是一类高性能特种工程塑料，但为了拓展其应用领域，国内外对其改性的研究也成为了一个热点。主要的改性有：

（一）杂萘联苯型聚醚(砜)酮的复合及共混改性

采用溶液共混的方式，用钛酸酯(NDZ-201)和硅烷偶联剂(KH-550、KH-560)处理钛酸钾晶须表面制备PPESK／TK复合材料，并通过扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热仪(DSC)和热重分析（TGA）等手段对复合材料的界面、热性能和力学性能进行了研究。结果表明；钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂改善了PPESK与TK的界面粘结；硅烷偶联剂优于钛酸酯偶联剂，并以晶须重量的1％时为最佳。复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度都随着TK含量的增加先增大后降低，当TK 含量为20％时，综合力学性能最好。随着TK含量的增加，复合材料的耐热性提高。

（二）耐高温杂萘联苯聚醚砜酮平板超滤膜

杂萘联苯聚醚砜酮作为一种新型特种工程塑料，耐盐酸、硝酸、硫酸、氢氧化钠等强腐蚀介质，耐苯、甲苯等有机溶剂，高温下不溶解于大多数溶剂，所以被广泛应用与超滤膜的制备。利用杂萘联苯聚醚砜酮进行耐高温超滤膜的制备与性能研究，通过考察聚合物浓度、溶剂种类、添加剂种类和含量对平板超滤膜结构和性能的影响，确定了制膜工艺条件。试验发现：随聚合物浓度的升高，膜的水通量减小，截留率升高；有机添加剂PEG400 和吐温的加入可以提高膜的水通量，降低截留率，形成指状孔结构。无机添加剂LiCl 可以大幅度改变膜的形态，膜形成海绵状结构，而且随着LiCl 含量的增加，膜孔变大，水通量上升，截留率下降。蒸发时间对膜结构也有很大的影响，随着蒸发时间的延长，膜逐渐由指状结构向海绵状结构过渡，其原因是外界水蒸气进入铸膜液和溶剂挥发双重作用的结果。最后进行了耐温实验，发现随着料液温度的提高，膜的水通量大幅上升，将膜在沸水中煮30 分钟，膜的水通量变化不大。

（三）TLCP和纤维增强改性杂萘联苯聚醚砜酮

采用液晶聚合物(TLCP)和短切玻璃纤维／碳纤维混杂强PPESK胆Es复合材料，测试表明，相对于单纯用短切纤维增强，混杂增强进一步降低了熔体粘度，提高了纤维与树脂的浸润程度，减少了纤维的折断率，提高了纤维在流动方向的取向度，使力学性能得到很大的提高。两组复合材料体系的弯曲强度都随着液晶含量的增加先增加后下降，但是冲击强度下降；随着液晶聚合物含量的增加，碳纤维混杂增强复合材料的摩擦系数不断减小而体积磨损率则呈现先增加后下降的趋势。

（四）新型杂萘联苯聚醚砜酮增强改性

静电纺丝是制备超细纤维膜的重要方法，利用静电纺丝法制备出PPESK超细纤维膜，系统研究其电纺性，然后用聚苯乙烯(PS)与PPESK进行共混纺丝，发现其共混纤维膜强度提高明显，继而研究静电纺丝法对聚合物混容性的影响，最后对PPESK／PS共混纤维膜进行增强处理。具体研究内容包括：PPESK纺丝溶液的浓度，电压，固化距离和混合溶剂对PPESK电纺膜形态的影响；静电纺丝过程对不相容和相容体系混容性的影响；多壁碳纳米管(MWCNTs)对PPESK／PS共混纤维膜形态与力学性能的影响；用PET无纺布作为纤维毡的基布，探索用苯乙烯乳液法和溶液法解决纤维毡与无纺布的粘结性问题。苯乙烯乳液法成功改善了PPESK／PS复合纤维毡与无纺布之间的粘结性，但用于空气过滤时，其处理复合滤材中的PS粒子导致过滤效率降低；溶液浸泡法所得的纤维毡与无纺布复合膜粘结性较好，将其用于空气过滤时，其过滤效率远远高于乳液法，最高可达95．2％，不过仍然比纯纤维毡的过滤效率要低一些。

三、结语

杂萘联苯聚醚砜酮是一种新型的耐热可溶解高分子材料，也是一种新型特种工程塑料，具有优异的性能，例如：具有耐盐、酸、碱等强腐蚀性介质及耐苯、甲苯等有机溶剂的性质，具有耐高温、化学稳定性好等优异性能，在涂料、树脂漆、各种膜的制备方面应用非常广泛。但是，为使其应用领域更为广泛，对杂萘联苯聚醚砜酮的改性，使其性能进一步提高和完善的研究仍然是现今国内外的研究热点。依此形势看，杂萘联苯聚醚砜酮将是未来的热点绝缘材料，应用领域会更为宽广。

参考文献

1、罗光红，徐宏德，蹇锡高.一种新型绝缘材料——杂萘联苯聚醚砜酮.绝缘

材料通讯，1997,3

2、楼南寿，耐热漆包线漆．绝缘材料通讯,1999，1：23—26．

3、杨永强，杨大令，张守海，富海涛，蹇锡高.新型杂萘联苯聚醚砜酮中空纤维超滤膜的研制.膜科学与技术,2006,26(4):36-43

4、李宏伟，高绪珊，童俨等．聚合物／碳纳米管复合材料纤雏的制备和性能[J]．高分子材料科学与工程，2007，23(5)：10—14

5、王姣，张守海，杨大令，蹇锡高.非溶剂添加剂对杂萘联苯聚醚砜超滤膜

结构和性能的影响. 膜科学与技术,2008,28(3):50-53

6、王国庆，张守海，杨大令，等．新型聚芳醚腈酮超滤膜的制备[J].功能高分子学报，2005,31 :105—111．

7、冯学斌，廖功雄，张欣.PPESK/PTFE共混物的热性能和动态机械性能[J].材料研究学报, 2005(5)