一种三元共聚物及其制备方法和应用

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种三元共聚物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在高分子3d打印材料领域，无定形聚芳醚酮由于具有更强的分子链间作用力，因而比结晶型peek更具优势，避免3d打印过程中，制件分层、翘曲问题。然而由于无定形聚芳醚酮熔体粘度高，需要更高的3d打印温度，高温易导致分子链发生氧化、降解、变色等问题。

2、异山梨醇(is)是一种重要的生物基化工中间体，具有刚性分子结构和手性化学结构等特点以及无毒无害的优点，近年来开发的新的单体制备路线，工业化成本大幅降低，使其应用于高分子材料的合成成为可能。目前以异山梨醇为生物基原料单体，制备了聚芳醚酮/聚芳醚砜共聚物，用于功能性聚芳醚酮/砜的功能性材料，包括膜材料开发。

技术实现思路

1、根据本申请的一个方面，提供一种三元共聚物，具有式i所示结构：

2、

3、其中，m：n＝0.1～9.9：9.9～0.1。

4、特性粘度为0.3～0.8dl/g。

5、根据本申请的另一个方面，提供一种上述的三元共聚物的制备方法，将含有酚酞、异山梨醇、4,4’-二氟二苯酮的原料与溶剂、冠醚、碱性化合物和带水剂混合，发生sn2亲核取代反应，干燥，得到所述三元共聚物。

6、所述溶剂选自环丁砜、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯酮中的至少一种。

7、所述碱性化合物选自碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的至少一种。

8、所述冠醚选自18-冠醚-6、15-冠醚-5、二环己烷并-18-冠醚-6中的至少一种。

9、所述sn2亲核取代反应的气氛为非活性气体气氛；

10、所述非活性气体选自氮气、氦气或氩气中的至少一种；

11、所述sn2亲核取代反应的温度为150～210℃；

12、所述sn2亲核取代反应的时间为3～10小时。

13、所述干燥的温度为100～150℃；

14、所述干燥的时间为24～72小时；

15、所述干燥前经过过滤、粉碎和洗涤。

16、根据本申请的另一个方面，提供一种人工骨材料的制备方法，至少包括以下步骤：

17、将粉料造粒后拉丝，通过3d打印得到所述人工骨材料；

18、所述粉料含有权利要求1所述的三元共聚物或权利要求2～7所述的制备方法制备的三元共聚物。

19、本申请的优势在于，可将异山梨醇引入酚酞聚芳醚酮的分子结构中，在保持原聚合物耐热性和力学性能前提下，扩大其应用范围。有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种异山梨醇-酚酞-4，4’二氟二苯酮三元共聚物及其制备方法，本发明提供的异山梨醇-酚酞-4，4’二氟二苯酮三元共聚物，特别适用于3d打印人工骨材料：能够降低3d打印温度，熔体粘度低，流动性更好；具有较高的模量和断裂伸长率；生物质单体原料易得，成本低；无细胞毒性，适合用于生物体。

技术特征：

1.一种三元共聚物，其特征在于，具有式i所示结构：

2.一种权利要求1所述的三元共聚物的制备方法，其特征在于，将含有酚酞、异山梨醇、4,4’-二氟二苯酮的原料与溶剂、冠醚、碱性化合物和带水剂混合，发生sn2亲核取代反应，干燥，得到所述三元共聚物。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自环丁砜、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯酮中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱性化合物选自碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述冠醚选自18-冠醚-6、15-冠醚-5或二环己烷并-18-冠醚-6中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述sn2亲核取代反应的气氛为非活性气体气氛；

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为100～150℃；

8.一种人工骨材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种三元共聚物及其制备方法和应用，包括在碱性化合物、冠醚和带水剂的存在下，将酚酞、异山梨醇、和4,4’‑二氟二苯酮在高沸点的极性非质子有机溶剂中进行SN2亲核取代反应，得到含有异山梨醇的聚芳醚酮三元共聚物。所述三元共聚物由于引入异山梨醇，除保持了较好的耐热性和力学性能外，特别适用于3D打印人工骨材料：能够降低3D打印温度，降低熔体粘度，流动性更好；具有较高的模量和断裂伸长率；无细胞毒性，适合用于生物体。

技术研发人员：周光远,王红华,王志鹏
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13