含二氮杂萘酮结构聚芳醚酮和聚芳醚砜研究进展

综述了含二氮杂萘酮结构的聚芳醚酮和聚芳醚砜的结构性能及其合成、改性、应用研究进展。

耐高温杂环聚芳醚酮的合成与表征

合成了一种 4-(4 -羟苯基 ) -2 ,3 -二氮杂萘酮 -1(DHPZ)的杂环单体 ,通过DHPZ与 4,4′ -二氟二苯甲酮缩聚 ,得到可溶于有机溶剂的可成膜的耐高温聚芳醚酮 (PAEK)聚合物 ,用IR和1HNMR表征了聚合物的结构 ,用动态粘弹谱测得聚合物的玻璃化转变温度为 2 5 6℃ ,5 %热失重温度为 490℃。

连续碳纤维增强杂萘联苯共聚芳醚砜复合材料的制备及力学性能

以含二氮杂萘酮联苯共聚芳醚砜(PPBES)为树脂基体,连续碳纤维T700-12K为增强材料,采用溶液浸渍和模压成型的方法制备出单向复合材料。通过对复合材料样条进行三点弯曲以及短梁剪切力学性能测试,考察了复合材料纤维体积分数、模压成型温度、成型压力及保压时间对复合材料弯曲强度、模量及层间剪切强度的影响。分别测试了复合材料在干态及湿态下的高温力学性能的变化规律。结果表明,当复合材料纤维体积分数为63%,模压成型温度为350℃,成型压力为4 MPa,保压时间为20 min时,复合材料的力学性能最佳。动态热机械性能测试结果表明复合材料在230℃之前,储能模量保持稳定。而水煮48 h后复合材料的吸水率为0.3%。

连续纤维增强含二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚砜酮树脂基复合材料的界面

利用射频感性耦合冷等离子体(ICP)处理技术改性连续纤维表面,分别采用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)及动态接触角分析(DCA)系统研究了等离子体处理时间、放电气压、放电功率等工艺参数对连续碳纤维、芳纶纤维和对亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维的表面化学成分、表面形貌、表面粗糙度及表面自由能的影响.研究结果表明,等离子体处理能够在连续纤维表面引入O—C O基等极性基团,使纤维表面极性基团的含量增加,等离子体对纤维表面具有明显的刻蚀作用,经等离子体处理后纤维的表面粗糙度增加,表面自由能增大,纤维的浸润性能得到明显改善.利用等离子体对纤维进行表面处理时应选择合适的等离子体处理工艺参数.在此基础上,采用层间剪切强度(ILSS)、吸水率和扫描电子显微镜(SEM)系统地分析了连续纤维增强可溶性聚芳醚(PPESK)树脂基复合材料的界面粘结与破坏机理.结果表明,冷等离子体处理能够使连续纤维增强PPESK树脂基复合材料的ILSS增大,吸水率降低,复合材料的界面粘结性能得到明显改善.在应力的作用下,复合材料的破坏模式由未处理的界面脱黏破坏转变为冷等离子体处理后树脂基体的破坏.

新型环氧端基聚芳醚砜的合成及表征

:以 4 ,4′-二氯二苯砜和 4 - (4-羟基苯基 ) - 2 ,3-二氮杂萘 - 1-酮为原料 ,经亲核取代逐步聚合反应制得了分子主链中含二氮杂萘酮结构的聚芳醚砜低聚物 (PPES) ,然后与环氧氯丙烷反应制得所需分子量的含环氧端基的聚芳醚砜 (E- PPES)。用 FT- IR和 1H- NMR表征了分子链结构 ,考察了不同的反应温度、反应时间和反应单体配比对环氧化效果的影响 。

4,4'-二氯二苯酮合成二氮杂萘联苯酮结构聚醚砜酮的研究

以4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮(DHPZ)、4,4'-二氯二苯砜(DCS)和4,4'-二氯二苯酮(DCK)为原料,采用分步加料的方法,合成了系列高分子量的聚芳醚砜酮共聚物(PPESKs),其特性黏度在0.40～0.61dL/g之间,解决了由于DCK活性低不适合用于聚芳醚合成的问题.采用FTIR、示差扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)等分析手段对聚合物的结构和性能进行了表征,结果表明,聚合物的结构和所设计的一致,其玻璃化转变温度(Tg)为264～299℃,在N2中5%热失重在500℃以上,热稳定性优良;聚合物溶于N-甲基吡咯烷酮,浇铸得到透明、韧性好的薄膜,其拉伸强度高于68 MPa,杨氏模量大于0.80 GPa,断裂伸长率大于19%.

大尺寸亲水结构序列嵌段离聚物的结构及性能

以双酚芴、4,4’-二氯二苯砜、联苯双酚型二氮杂萘酮、二氟二苯酮磺酸钠为原料,采用"二锅二步"法制备了一系列具有不同尺寸亲水结构的芴-联苯双酚型氮杂萘酮-两亲序列嵌段聚芳醚砜酮离聚物质子交换膜材料.对合成的质子交换膜材料结构和性能的研究表明:该系列新型离聚物的结构可控;离聚物膜具有明显的微相分离结构,憎水相以小的分离的连续相包裹在亲水连续相中,且随着亲水链段尺寸的增大,其亲水区域的尺寸增大,呈现明显的吸水溶胀状态,形成了大的质子交换通道;该系列膜具有良好的热稳定性,合适的吸水率和溶胀率,良好的质子传导率、力学性能以及高温水解稳定性;随着大尺寸亲水链段尺寸的增加,膜的吸醇率增加,抗氧化性能降低;该系列膜的质子传导率随着温度的升高而增大,5c,5d在20℃下的质子传导率接近或高于Nafion 117的30℃质子传导率,5d的质子传导率在80℃下达到了15.63mS/cm.

一种非氟掺杂型质子交换膜材料的制备及表征

将自制的二氮杂萘酮类双酚(DHPZ)、磺化4,4′-二氯二苯砜(SDCS-Na),与商用双酚A(BPA)及4,4′-二氟二苯酮(DFK)进行溶液直接共缩聚反应,合成一系列磺化度可任意调控的新型磺化聚芳醚砜酮(SPBESKs)共聚物。将此聚合物与聚醚酮(PPEK)以7∶3(质量比)溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中配成10%(质量分数)的成膜液,60℃下刮制成膜。用FTIR1、H-NMR和特性粘度(η)等手段对聚合物进行了表征,并对膜的性能进行了研究。研究结果表明掺杂PPEK后成膜性提高,膜的含水率、溶胀率、离子交换能力(IEC)、水解稳定性、抗氧化性等随磺化度的变化呈一定的规律性,聚合物磺化度0.70和0.80的膜IEC值分别为1.04和1.29mmol/g。

PPESK/PTFE共混物摩擦行为研究

采用溶液共混法制备了不同质量比的新型含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮(PPESK)与聚四氟乙烯(PTFE)共混物。利用磨损试验机对该共混体系进行摩擦性能研究测试。结果表明,在干摩擦条件下,PPESK中共混加入 PTFE可以明显降低其磨损量,当PTFE质量分数为20％时,摩擦系数达到最小。同时采用扫描电镜、扫描探针显微镜对共混物摩擦表面及摩擦副表面进行观察,分析了该共混体系的磨损机理。研究表明,负荷、共混组分等因素对摩擦形貌均有较大影响,在不同摩擦条件下摩擦机理不同。黏着磨损和犁耕磨损随着负荷的增加由明显转变为不明显;随着共混物中PTFE含量增加,由犁耕磨损和黏着磨损变为以黏着磨损为主。

PPESK／PAR共混物流动性、相容性及热性能研究

采用熔融共混挤出方法制备了不同配比的新型含二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚砜酮（PPESK）／聚芳酯（PAR）共混物，考察了该共混体系的熔融加工性能及力学性能，采用扫描电镜（SEM）、动态热机械仪（DMTA）及热失重（TGA）对PPESK/PAR共混物的相容性及热性能进行表征和研究，采用多重扫描速率下的不定温法在氮气氛围中对PPESK/PAR热稳定性进行研究。结果表明：该共混体系为部分相容体系，聚芳酯的共混加入可以明显地改善PPESK熔融加工性能，加入PAR后降低了PPESK的热稳定性，共混物的力学性能也有不同程度的下降。

建设科技强国,创新不息-我国高分子膜材料的崛起

2016年第44届日内瓦国际发明展览会上,蹇锡高院士团队的专利项目"含二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚腈砜及其制备法"凭借突出的创新性和显著的产业化应用获得了该展会的特别嘉许金奖。该项成果突破了其专业领域的技术难点,成功实现产业化,技术已达国际领先水平。本刊记者就此采访蹇锡高院士,了解如何能坚持科研第一线,实现技术原始创新,打破国际垄断,促进国家经济建设,振兴民族工业,同时,蹇院士也谈及了我国高分子膜材料的发展方向。

PPES/PPS共混物的性能研究

采用熔融挤出、注射成型的方法制备了含二氮杂萘酮结构聚醚砜(PPES)和聚苯硫醚(PPS)共混物,对共混物的熔融加工性能、相容性以及力学性能能进行了研究。结果表明,共混物的熔体流动速率随着PPS含量的增加而增加,且当PPS含量较少时,共混物的熔体流动速率即有大幅度的上升;该共混物为热力学不相容体系;随着PPS含量的增加,共混物的力学性能先降低后上升,且当PPS含量约为30%(质量分数,下同)时,共混物的力学性能最低。