结晶型超支化聚醚醚酮的分子设计、合成及其作为粘度调节剂的研究

For linear poly(ether ether ketone) (LPEEK) widely applied in high-tech fields such as aerospace, electronics and nuclear energy, the diversity of the processing methods and the more possibility of the applications were limited due to the high melting point and the high processing temperature. The appropriate addition of amorphous hyperbranched poly(ether ether ketone) (HPEEK) could improve the melt processability of LPEEK without sacrificing the mechanical properties and the thermal stability of LPEEK, but damage the solvent resistance of LPEEK. In order to achieve the optimal performance, the focus of the project is how to prepare the crystalline HPEEK. Starting from the structure design of the monomer, the crystalline HPEEK will be prepared by adjusting the structure of the polymer chain to achieve the control of the aggregate state. Moreover, optimizing the crystalline HPEEK suitable as rheology control agents for LPEEK is a feature of the project. The expected crystalline HPEEK will be obtained by the changes in the monomer structure, the feed ratio, and the polymerization. Moreover, the influence of the addition of the crystalline HPEEK on the comprehensive performance of LPEEK will be evaluated. Furthermore, the essential characteristics of hyperbranched polymers suitable as rheology control agents will be described from the theoretical level, combined with some modern analytical techniques like NMR, FTIR, GPC and DSC.

应用于宇航、电子及核能等高技术领域的线性聚醚醚酮由于其熔融温度较高，熔体粘度较大限制了其加工方式的多样化，进而限制了其开发与应用的更多可能性。无定型超支化聚醚醚酮适量加入可改善线性聚醚醚酮的加工性能，不影响其力学性能和热稳定性，但是它的加入要以牺牲线性聚醚醚酮的耐溶剂性为代价，为了实现性能的同时优化，本项目针对如何制备结晶型超支化聚醚醚酮开展研究。从单体结构设计入手，借助于聚合物链结构的调整实现聚合物聚集态的控制，制备出结晶型超支化聚醚醚酮，进而优化出适宜作为线性聚醚醚酮粘度调节剂的结晶型超支化聚醚醚酮是本项目的特色。在单体结构设计的基础上，通过反应单体结构、投料比和聚合方法的变化得到预期结晶型超支化聚醚醚酮，研究其加入对线性聚醚醚酮综合性能的影响。同时结合一些现代分析技术：例如NMR，FTIR，GPC，DSC等，争取在理论的层面阐述作为粘度调节剂的超支化聚合物所具有的特征。

应用于宇航、电子及核能等高技术领域的线性聚醚醚酮由于其熔融温度较高，熔体粘度较大限制了其加工方式的多样化，进而限制了其开发与应用的更多可能性。无定型超支化聚醚醚酮适量加入可改善线性聚醚醚酮的加工性能，不影响其力学性能和热稳定性，但是它的加入要以牺牲线性聚醚醚酮的耐溶剂性为代价，为了实现性能的同时优化，本项目针对如何制备结晶型超支化聚醚醚酮开展研究。.从单体结构设计入手，借助于聚合物链结构的调整实现聚合物聚集态的控制，制备出结晶型超支化聚醚醚酮，进而优化出适宜作为线性聚醚醚酮粘度调节剂的结晶型超支化聚醚醚酮。.在单体结构设计的基础上，采用均聚、无规共聚和嵌段共聚三种方式制备结晶型超支化聚醚醚酮，结果发现: 均聚的方法，由于活性问题当线性单元链段较长时没有合成结晶型超支化聚醚醚酮。无规共聚和嵌段共聚都成功地合成了结晶型超支化聚醚醚酮，而且在线性链段比例较低时不结晶，而达到一定长度时结晶。对于无规共聚，当BB'2:B2≤1:3时，聚合物出现了结晶；对于嵌段共聚，当A3:B2≤1:6.03时，聚合物出现了结晶。由此确定了不同聚合方式制备的超支化聚醚醚酮其线性单元链段长度与聚集态结构的关系。而后选取无规共聚和嵌段共聚两种方式制备的结晶型超支化聚醚醚酮对线性聚醚醚酮进行改性。结果表明：采用嵌段共聚方式制备的超支化聚醚醚酮比采用无规共聚方式制备的超支化聚醚醚酮对线性聚醚醚酮粘度降低的更明显，而且它们的加入对线性聚醚醚酮的其它性质几乎不产生影响。因此，采用嵌段共聚方式制备的结晶型超支化聚醚醚酮更适合作为线性聚醚醚酮的粘度调节剂。.结晶型超支化聚醚醚酮的成功制备为线性聚醚醚酮的开发与应用提供更多的可能，同时也为严重匮乏的高温加工助剂领域积累一些基础数据。