폴리에테르 에테르 케톤의 제조 방법

폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK) 은 우수한 기계적 특성, 열 안정성 및 내화학성으로 인해 상당한 주목을 받은 고성능 엔지니어링 열가소성 물질이다. 광범위한 응용 분야에는 항공 우주, 의료 기기 및 자동차 부품이 포함됩니다. 이 놀라운 폴리머가 어떻게 합성되는지 이해하려면 다양한 것을 살펴 보겠습니다.폴리 에테르 에테르 케톤 (PEEK) 의 제조 방법, 그들의 중요성 및 산업적 관련성.

1.핵 대체 반응

PEEK를 제조하는 가장 일반적인 방법은 친핵성 치환 반응을 통한 것이다. 이 과정에서 디 페놀 레이트 (일반적으로 하이드로 퀴논에서 유래) 는 탄산칼륨과 같은 강한 염기의 존재 하에서 4,4 '-디 플루오로 벤조 페논과 같은 디 할라이드와 반응합니다. 이 반응은 단량체 사이에 에테르 결합을 형성하여 폴리에테르 에테르 케톤 중합체 사슬을 생성한다.

이 방법은 세 가지 주요 단계를 포함합니다.

• 1 단계: 디페놀레이트 이온 형성: 하이드로퀴논을 염기, 종종 탄산칼륨으로 처리하여 디페놀레이트 이온을 생성한다.
• 2 단계: 핵 대체: 디 페놀 레이트 이온은 디 할로 벤조 페논의 할라이드 그룹에 친 핵성 공격을받습니다.
• 3 단계: 중합: 이들 단량체의 연속적인 결합은 PEEK의 형성을 초래한다.

이 공정은 전형적으로 디페닐 설폰 또는 설폴란과 같은 비양성자성 용매 중에서 고온 (약 300 ℃) 에서 수행된다. 고온은 반응이 효율적으로 진행되도록 하는 반면, 비양성자성 용매는 반응물을 용해시키고 매끄러운 중합을 가능하게 한다.

2.전자 성 대체 방법

친핵성 경로보다 덜 일반적이지만친 전자 성 대체 방법PEEK 합성에도 사용할 수 있습니다. 이 공정은 폴리인산 (PPA) 과 같은 강산 촉매의 존재하에 하이드로퀴논과 벤조일 클로라이드 유도체의 반응을 포함한다.

이 방법에서:

• 1 단계: 친 전자 활성화: 벤조일 클로라이드는 산 촉매에 의해 활성화되어 카르보닐 탄소가 친핵성 공격에 더 민감하게 된다.
• 2 단계: 체인 성장: 친핵체로 작용하는 하이드로 퀴논은 활성화 된 벤조일 클로라이드와 반응하여 케톤과 에테르 결합을 형성합니다.

이 방법은 대안적인 경로를 제공하지만, 엄격한 산성 조건에 대한 필요성 및 수분에 대한 공정의 민감성은 친핵성 경로에 비해 산업적으로 덜 실행 가능하게 한다.

3.용매없는 합성

최근 몇 년 동안 연구가 탐구되었습니다.무용매 또는 고체 중합 방법전통적인 용매 기반 공정과 관련된 환경 영향 및 비용을 줄이는 것을 목표로하는 PEEK 합성. 이들 방법에서, 단량체는 고압 반응기를 사용하여 용매가 없는 상태에서 직접 가열된다. 이 접근법은 녹색 화학 원리에 따라 용매 낭비 및 에너지 소비를 최소화합니다.

하나의 일반적인 변형은용융 중합단량체가 그들의 융점 이상으로 가열되는 경우, 용매를 필요로 하지 않고 중합 반응을 개시한다. 이 기술은 부반응없이 중합체 사슬 형성을 보장하기 위해 온도 및 압력의 정확한 제어를 요구한다.

4.대체 촉매 방법

촉매 공정은 또한 폴리에테르 에테르 케톤의 제조 방법으로서 연구되고 있다. 팔라듐 또는 니켈 복합체와 같은 촉매는 전통적인 경로보다 낮은 온도에서 단량체의 결합을 촉진시킬 수 있다. 이 방법은 아직 개발 단계에 있지만 기존 기술에 대한 에너지 효율적인 대안을 제공 할 가능성이 있습니다.

5.산업 고려 사항

PEEK를 합성하기 위한 몇 가지 방법이 존재하지만, 친핵성 치환 경로는 효율성과 확장성으로 인해 업계에서 가장 널리 채택되고 있다. 생산 공정은 전형적으로 고온 중합 반응기를 필요로 하며, 생성된 중합체는 종종 압출, 사출 성형 또는 가공을 통해 가공되어 최종 생성물을 형성한다.

합성 방법의 선택은 또한 PEEK의 특정 최종 사용에 의존한다. 예를 들어, 고순도 PEEK는 합성 공정 동안 불순물의 엄격한 제어를 필요로 하는 의료 응용에서 중요하다. 다른 한편으로, 항공 우주 또는 자동차 산업에서의 응용에 있어서, 기계적 특성을 최적화하는 것에 더 중점을 둘 수 있고, 고온의 친핵성 방법을 더욱 적합하게 한다.

결론

요약하면,폴리 에테르 에테르 케톤 (PEEK) 의 제조 방법친핵성 치환, 친전자성 치환, 무용매 합성 및 새로운 촉매 방법을 포함한다. 각각의 접근법은 중합체의 원하는 특성 및 의도된 용도에 따라 뚜렷한 이점을 제공한다. 그러나, 친핵성 치환 경로는 그의 확장성, 효율성 및 고품질 PEEK를 생성하는 능력으로 인해 가장 널리 남아 있다.