【技術實現步驟摘要】
本專利技術總體上涉及具有改進的耐熱性和耐化學品性的半結晶聚(芳醚酮)共聚物組合物、其制備方法及其在高壓和高溫環境例如石油和天然氣勘探和開采中的應用。
技術介紹
1、聚(芳醚酮)聚合物(paek)，如聚(醚醚酮)聚合物(peek)，以其高溫性能、優異的耐化學品性、固有的阻燃性、低煙毒、高強度和低重量而聞名。paek已廣泛應用于石油和天然氣生產、飛機和汽車組件以及醫療器械的各種要求苛刻的應用中。peek材料廣泛用作密封和備用環，用于石油和天然氣生產中的閥門、管道、壓縮機、包裝機、歧管和防噴器等各種密封應用。它還用于電氣連接器、電氣絕緣、流體輸送管和壓縮機組件。由于其相對較低的玻璃化轉變溫度(約145℃)，peek在一定程度上限制了其承受在150℃或更高溫度下連續運行的能力。
2、已經提出了其他具有增加的玻璃化轉變溫度的paek聚合物，例如聚醚酮(pek)(victrextmpeek-ht)、聚(醚酮酮)(arkema?kepstantmpekk)和聚(醚酮酮)(victrextmpeek-st)。所有這些paek雖然具有增加的玻璃化轉變溫度，但它們的玻璃化轉變溫度在150至165℃之間，并且在一定程度上限制了它們承受在170℃或更高溫度下連續運行的能力。還已知這些paek對腐蝕性環境中的化學物質更敏感，例如，它們具有較低的耐蒸汽性，并且可能熔融溫度過高，因此導致加工困難。
3、隨著石油和天然氣的常規來源的減少，石油生產商越來越多地將注意力轉向未開發或欠發達地區。壓力和溫度被認為高于過去認為的典型水平的儲層現在
4、在美國專利8,609,801中，hay等人教導了一類含有2h-苯并咪唑-2-酮部分的新型聚合物和共聚物。特別地，hay等人公開了一種paek共聚物，其具有以下結構的式a的重復單元
5、
6、和以下結構的式b的重復單元
7、
8、其中式a和式b的摩爾比(a:b)為30:70至70:30。
9、當式a和式b的摩爾比(a:b)為70:30時，據報道共聚物的tg為235℃，沒有熔融溫度或結晶溫度，并且當式a和式b的摩爾比(a:b)為30:70時，據報道共聚物的tg為217℃，沒有熔融溫度或結晶溫度，表明共聚物是無定形材料。雖然這些共聚物可以承受溫度高達200℃的連續操作，但它們是無定形的，因此對有機溶劑和液體的抵抗力很差。因此，它們不適合用于石油和天然氣應用。
10、因此，本領域不斷尋求聚(芳醚酮)(paek)聚合物，其具有改進的熱性能、耐化學品性和易加工性的有利組合，同時保持出色的機械性能，從而提供適合于石油和天然氣勘探和生產中廣泛應用的材料。
11、因此，需要新的半結晶paek聚合物，其能夠承受高溫和高壓下的連續操作，并保持其技術性能，特別是其耐化學品性和機械性能(與傳統的peek聚合物相比)。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種半結晶聚(芳醚酮)共聚物，其將2-苯并咪唑啉酮和4,4’-聯苯酚作為共聚單體單元與4,4’-二鹵代二苯甲酮結合。本專利技術還提供了另一種半結晶聚(芳醚酮)共聚物，其將2-苯并咪唑啉酮和4,4’-聯苯酚作為共聚單體單元與1,4-雙(4-鹵代苯甲酰基)苯結合。根據本專利技術的含有2-苯并咪唑啉酮和4,4’-聯苯酚共聚單體單元的半結晶paek共聚物具有有利的性質，特別是在它們的玻璃化轉變溫度(tg)、熔體結晶溫度(tc)、熔融溫度(tm)、結晶度和耐化學品性方面。通過添加少量(小于30mol％)的2-苯并咪唑啉酮作為用于來自4,4’-二鹵代二苯甲酮共聚物的共聚單體，或小于50mol％的2-苯并咪唑啉酮作為用于來自1,4-雙(4-氟苯甲酰基)苯共聚物的共聚單體，使用親水性有機溶劑n-環己基-2-吡咯烷酮(chp)作為聚合溶劑，出人意料地實現了這些有利的性質。所述半結晶paek共聚物適用于通過注塑、擠出、壓塑、涂覆和增材制造來制造耐高溫和耐化學品性模塑系統以及其他制品。
2、本專利技術的另一個實施方案生產這些本專利技術的化學結構的半結晶共聚物，其在本文隨后定義的條件下表現出半結晶共聚物的熱特性。
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1.一種共聚物，其包含兩個獨立的重復單元，所述兩個獨立的重復單元為具有式I的第一重復單元：
2.根據權利要求1所述的共聚物，其中所述半結晶共聚物的固有溶液粘度為至少0.5dL/g并且小于3.0dL/g。
3.根據權利要求1所述的共聚物，其中所述半結晶共聚物的Tg大于185℃且小于220℃，Tm為340℃至396℃，熔融吸熱焓(ΔHm)為大于10J/g至小于55J/g。
4.根據權利要求3所述的共聚物，其中Tm比Tg高145℃至195℃。
5.一種聚合物組合物，其包含權利要求1至4中任一項所述的共聚物以及選自聚苯并咪唑、聚芳酰胺、聚砜、聚酮、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚苯硫醚、含氟聚合物、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯及其混合物的聚合物。
6.根據權利要求5所述的聚合物組合物，其中所述聚酰胺是聚芳酰胺。
7.根據權利要求5所述的聚合物組合物，其中所述聚酯是聚碳酸酯。
8.根據權利要求5所述的聚合物組合物，其還包含填料，所述填料選自纖維填料和非纖維填料。
9.根據權利要求8所述的聚合物組合物，其中所述
10.根據權利要求8所述的聚合物組合物，其中所述填料選自玻璃纖維、碳纖維、炭黑、石墨、石墨烯、氟碳樹脂及其混合物。
11.一種組合物，其包含權利要求5至10中任一項所述的聚合物組合物，以及一種或多種附加成分，所述附加成分選自著色劑、顏料、光穩定劑、熱穩定劑、抗氧化劑、除酸劑、加工助劑、成核劑、潤滑劑、阻燃劑、抑煙劑、抗靜電劑、防粘連劑、導電添加劑、增塑劑、流動改性劑、填充劑、金屬鈍化劑及其混合物。
12.一種制品，其包含權利要求5至10中任一項所述的聚合物組合物。
13.一種制備權利要求1中所定義的半結晶共聚物的方法，其包括在140至290℃下使式V的至少一種二鹵代衍生物：
...【技術特征摘要】
1.一種共聚物，其包含兩個獨立的重復單元，所述兩個獨立的重復單元為具有式i的第一重復單元：
2.根據權利要求1所述的共聚物，其中所述半結晶共聚物的固有溶液粘度為至少0.5dl/g并且小于3.0dl/g。
3.根據權利要求1所述的共聚物，其中所述半結晶共聚物的tg大于185℃且小于220℃，tm為340℃至396℃，熔融吸熱焓(δhm)為大于10j/g至小于55j/g。
4.根據權利要求3所述的共聚物，其中tm比tg高145℃至195℃。
5.一種聚合物組合物，其包含權利要求1至4中任一項所述的共聚物以及選自聚苯并咪唑、聚芳酰胺、聚砜、聚酮、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚苯硫醚、含氟聚合物、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯及其混合物的聚合物。
6.根據權利要求5所述的聚合物組合物，其中所述聚酰胺是聚芳酰胺。
7.根據權利要求5所述的聚合物組合物，其中所述聚酯是聚碳酸酯。
【專利技術屬性】
技術研發人員：王益鋒，
申請(專利權)人：奧瑞隆新材料山東有限公司，
類型：發明
國別省市：
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