侧苯基修饰双酞嗪酮结构实现耐高温与溶液可加工性高性能聚芳醚砜酮的创新设计与性能研究

本研究报告通过创新分子设计合成侧苯基修饰蒽型双酞嗪酮单体（D-BDHPZ），成功制备出兼具醚型和蒽型双酞嗪酮结构的聚芳醚砜酮（PODPESKs）。该材料突破耐热性与溶解性的传统矛盾，表现出卓越热稳定性（Tg达326–375?℃）、室温溶剂溶解性（NMP/四氯乙烷）及优异综合性能（拉伸强度79.6–91.0?MPa、介电常数2.85–3.20、吸水率<1.45%），为航空航天与电子能源领域高性能聚合物设计提供新范式。

　　

Highlight

本研究开发了结合侧苯基修饰醚型与蒽型双酜嗪酮结构的新型聚芳醚砜酮（PODPESKs），通过精准分子设计同步实现高热稳定性（玻璃化转变温度T_g达326–375?℃）和室温溶剂溶解性（NMP/四氯乙烷），突破了高性能聚合物领域长期存在的耐热性与加工性矛盾。

Materials（材料）

吡均苯四甲酸二酐（PMDA, ≥99%）、苯（AR, ≥99.5%）、环丁砜（≥98%）、4,4′-二氟二苯甲酮（DFK, ≥99%）、双(4-氟苯基)砜（DFS, ≥99%）及4,4′-氧双邻苯二甲酸酐（ODPA, ≥99%）购自上海阿拉丁有限公司；碳酸钾（K₂CO₃, ≥98%）、三氯化铝（AlCl₃, AR, ≥99%）和N-甲基吡咯烷酮（NMP, ≥99.5%）来自天津大茂化学试剂厂；水合肼（80%）和乙醇等均为市售分析纯试剂。

Monomer and polymer synthesis（单体与聚合物合成）

基于前期开发的含侧苯基醚型双酜嗪酮结构可溶性聚芳醚砜酮（POPESKs, T_g达326?℃）研究，本研究通过分子设计策略引入刚性侧苯基修饰蒽型双酜嗪酮结构（D-BDHPZ），显著减少醚键含量并增强分子链刚性。该单体由经济高效的PMDA衍生合成，并通过芳香亲核取代聚合与醚型双酜嗪酮（O-BDHPZ）共聚，实现对聚合物链中砜/酮基团摩尔比的精确调控。

Conclusions（结论）

通过D-BDHPZ与O-BDHPZ的受控共聚及砜酮比例优化，PODPESKs展现出卓越的热性能（T_g 326–375?℃、热分解温度超500?℃）和室温溶解性，同时具备高强度（79.6–91.0?MPa）、低介电常数（2.85–3.20）、低吸水率（0.83–1.45%）、高透光率（800?nm处达83%）及高温存储模量保持率（300?℃下56.0%）等综合优势，为尖端领域高性能可溶液加工聚合物提供了创新设计范式。