plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2026-02-13-16plasticnews-1231Research ArticleСИНТЕЗ И ТЕХНОЛОГИЯSYNTHESIS AND TECHNOLOGYСинтез и свойства сополимеров на основе полиэфирэфиркетона с регулируемой степенью кристалличностиSynthesis and properties of polyetheretherketone-based copolymers with controlled degree of crystallinityЖанситовА. А.ZhansitovA. A.

Нальчик

Nalchik 

azamat-z@mail.ruШахмурзоваК. Т.ShakhmurzovaK. T.

Нальчик

Nalchik 

КурдановаЖ. И.KurdanovaZh. I.

Нальчик

Nalchik 

ШокумоваМ. У.ShokumovaM. U.

Нальчик

Nalchik 

ОразаевА. Х.OrazaevA. Kh.

Нальчик

Nalchik 

Симонов-ЕмельяновИ. Д.Simonov-YemelyanovI. D.

Москва

Moscow 

ХашироваС. Ю.KhashirovaS. Yu.

Нальчик

Nalchik 

Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. БербековаРоссияKabardino-Balkarian State University named аfter Н.М. BerbekovRussian Federation«МИРЭА – Российский технологический университет» (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)Россия“MIREA – Russian Technological University” (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)Russian Federation202615052026121316Copyright © Жанситов А.А., Шахмурзова К.Т., Курданова Ж.И., Шокумова М.У., Оразаев А.Х., Симонов-Емельянов И.Д., Хаширова С.Ю., 20262026Жанситов А.А., Шахмурзова К.Т., Курданова Ж.И., Шокумова М.У., Оразаев А.Х., Симонов-Емельянов И.Д., Хаширова С.Ю.Zhansitov A.A., Shakhmurzova K.T., Kurdanova Z.I., Shokumova M.U., Orazaev A.K., Simonov-Yemelyanov I.D., Khashirova S.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.plastics-news.ru/jour/article/view/1231

Методом нуклеофильной поликонденсации синтезированы сополимеры на основе полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) с введением 4,4'-дихлордифенилсульфона (ДХДФС) в качестве сомономера в количестве 5, 10 и 15 мол.%. Исследовано влияние концентрации карбоната калия и температуры синтеза на кинетику поликонденсации сополимеров. Методом ИКспектроскопии подтверждена структура полученных сополимеров. Методами дифференциально-сканирующей калориметрии изучено влияние количества ДХДФС и молекулярной массы на такие характеристики сополимеров, как степень кристалличности, температуры стеклования, плавления и кристаллизации. Показано, что варьирование содержания ДХДФС позволяет контролируемо изменять степень кристалличности сополимеров, что открывает возможности для целенаправленного регулирования технологических и эксплуатационных свойств.

Copolymers based on polyetheretherketone (PEEK) were synthesized by nucleophilic polycondensation with the introduction of 4,4'-dichlorodiphenylsulfone (DCDPS) as a comonomer in amounts of 5, 10, and 15 mol%. The effect of potassium carbonate concentration and synthesis temperature on the polycondensation kinetics of copolymers was investigated. The structure of the obtained copolymers has been confirmed by IR spectroscopy. The effect of the amount of DCDPS and the molecular weight on such characteristics of copolymers as the degree of crystallinity, glass transition, melting, and crystallization temperatures has been studied using differential scanning calorimetry. It has been shown that varying the content of DCDPS allows for a controlled change in the degree of crystallinity of the copolymers, which opens up opportunities for targeted regulation of their technological and operational properties.

полиэфирэфиркетонсополимеры44'-дихлордифенилсульфонстепень кристалличностипоказатель текучести расплаваполиконденсация3D-печатьpolyetheretherketonecopolymers44'-dichlorodiphenylsulfonedegree of crystallinitymelt flow indexpolycondensation3D printingИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-23-20234, https://rscf.ru/project/25-23-20234/.ReferencesDrozdov A.D., deClaville Christiansen J. Thermo-mechanical behavior of poly(ether ether ketone): Experiments and modeling // Polymers. 2021. V. 13, N11. Р. 1779. DOI: 10.3390/polym13111779.Drozdov A.D., deClaville Christiansen J. Thermo-mechanical behavior of poly(ether ether ketone): Experiments and modeling // Polymers. 2021. V. 13, N11. Р. 1779. DOI: 10.3390/polym13111779.Ozturk F., Cobanoglu M., Ece R.E. Recent advancements in thermoplastic composite materials in aerospace industry // Journal of Thermoplastic Composite Materials. 2024. V. 37, N9. P. 3084–3116. DOI: 10.1177/08927057231222820.Ozturk F., Cobanoglu M., Ece R.E. Recent advancements in thermoplastic composite materials in aerospace industry // Journal of Thermoplastic Composite Materials. 2024. V. 37, N9. P. 3084–3116. DOI: 10.1177/08927057231222820.Choudhury S.S., Pandey M., Bhattacharya S. Recent developments in surface modification of PEEK polymer for industrial applications: a critical review // Reviews of Adhesion and Adhesives. 2021. V. 9, N3. P. 410–433. DOI: 10.47750/RAA/9.3.03.Choudhury S.S., Pandey M., Bhattacharya S. Recent developments in surface modification of PEEK polymer for industrial applications: a critical review // Reviews of Adhesion and Adhesives. 2021. V. 9, N3. P. 410–433. DOI: 10.47750/RAA/9.3.03.Moharil S., Reche A., Durge K., Moharil S.S. Polyetheretherketone (PEEK) as a biomaterial: an overview // Cureus. 2023. V. 15, N8. DOI: 10.7759/cureus.44307. eCollection 2023 Aug.Moharil S., Reche A., Durge K., Moharil S.S. Polyetheretherketone (PEEK) as a biomaterial: an overview // Cureus. 2023. V. 15, N8. DOI: 10.7759/cureus.44307. eCollection 2023 Aug.Solomon I.J., Sevvel P., Gunasekaran J. A review on the various processing parameters in FDM // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 37. P. 509–514. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.05.484.Solomon I.J., Sevvel P., Gunasekaran J. A review on the various processing parameters in FDM // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 37. P. 509–514. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.05.484.Zharylkassyn B., Perveen A., Talamona D. Effect of process parameters and materials on the dimensional accuracy of FDM parts // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 44. P. 1307–1311. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.11.332.Zharylkassyn B., Perveen A., Talamona D. Effect of process parameters and materials on the dimensional accuracy of FDM parts // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 44. P. 1307–1311. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.11.332.Arif M.F., Kumar S., Varadarajan K.M., Cantwell W.J. Performance of biocompatible PEEK processed by fused deposition additive manufacturing // Mater. Des. 2018. V. 146. P. 249–259. DOI: 10.1016/j.matdes.2018.03.015.Arif M.F., Kumar S., Varadarajan K.M., Cantwell W.J. Performance of biocompatible PEEK processed by fused deposition additive manufacturing // Mater. Des. 2018. V. 146. P. 249–259. DOI: 10.1016/j.matdes.2018.03.015.Rinaldi M., Ghidini T., Cecchini F., Brandao A., Nanni F. Additive layer manufacturing of poly (ether ether ketone) via FDM // Compos. Part B Eng. 2018. V. 145. Р. 162–172. DOI: 10.1016/j.compositesb.2018.03.029.Rinaldi M., Ghidini T., Cecchini F., Brandao A., Nanni F. Additive layer manufacturing of poly (ether ether ketone) via FDM // Compos. Part B Eng. 2018. V. 145. Р. 162–172. DOI: 10.1016/j.compositesb.2018.03.029.Chukov D.I., Stepashkin А.А., Senatov F.S., Salimon A.I., Korsunsky A.M., Kaloshkin S.D. 3D-printed PEEK-carbon fiber (CF) composites: structure and thermal properties // Compos. Sci. Technol. 2018. V. 164. Р. 319–326. DOI: 10.1016/j.compscitech.2018.05.032.Chukov D.I., Stepashkin А.А., Senatov F.S., Salimon A.I., Korsunsky A.M., Kaloshkin S.D. 3D-printed PEEK-carbon fiber (CF) composites: structure and thermal properties // Compos. Sci. Technol. 2018. V. 164. Р. 319–326. DOI: 10.1016/j.compscitech.2018.05.032.Challa B.T., Gummadi S.K., Elhattab K., Ahlstrom J., Sikder P. Inhouse processing of 3D printable polyetheretherketone (PEEK) filaments and the effect of fused deposition modeling parameters on 3D-printed PEEK structures // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. V. 121, N3. P. 1675–1688. DOI: 10.21203/rs.3.rs-1404978/v1.Challa B.T., Gummadi S.K., Elhattab K., Ahlstrom J., Sikder P. Inhouse processing of 3D printable polyetheretherketone (PEEK) filaments and the effect of fused deposition modeling parameters on 3D-printed PEEK structures // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. V. 121, N3. P. 1675–1688. DOI: 10.21203/rs.3.rs-1404978/v1.Rinaldi M., Ferrara M., Pigliaru L., Allegranza C., Nanni F. Additive manufacturing of polyether ether ketone-based composites for space application: A mini-review // CEAS Space Journal. 2023. V. 15, N1. P. 77–87. DOI: 10.1007/s12567-021-00401-4.Rinaldi M., Ferrara M., Pigliaru L., Allegranza C., Nanni F. Additive manufacturing of polyether ether ketone-based composites for space application: A mini-review // CEAS Space Journal. 2023. V. 15, N1. P. 77–87. DOI: 10.1007/s12567-021-00401-4.Sikder P., Challa B.T., Gummadi S.K. A comprehensive analysis on the processing-structure-property relationships of FDM-based 3-D printed polyetheretherketone (PEEK) structures // Materialia. 2022. V. 22. P. 101427. DOI: 10.1016/j.mtla.2022.101427.Sikder P., Challa B.T., Gummadi S.K. A comprehensive analysis on the processing-structure-property relationships of FDM-based 3-D printed polyetheretherketone (PEEK) structures // Materialia. 2022. V. 22. P. 101427. DOI: 10.1016/j.mtla.2022.101427.Zhen H., Zhao B., Quan L., Fu J. Effect of 3D printing process parameters and heat treatment conditions on the mechanical properties and microstructure of PEEK parts // Polymers. 2023. V. 15, N9. P. 2209. DOI: 10.3390/polym15092209.Zhen H., Zhao B., Quan L., Fu J. Effect of 3D printing process parameters and heat treatment conditions on the mechanical properties and microstructure of PEEK parts // Polymers. 2023. V. 15, N9. P. 2209. DOI: 10.3390/polym15092209.Wu W.Z, Geng P., Zhao J., Zhang Y., Rosen D.W., Zhang H.B. Manufacture and thermal deformation analysis of semicrystalline polymer polyether ether ketone by 3D printing // Materials Research Innovations. 2014. V. 18, N5. P. 5–16. DOI: 10.1179/1432891714Z.000000000898.Wu W.Z, Geng P., Zhao J., Zhang Y., Rosen D.W., Zhang H.B. Manufacture and thermal deformation analysis of semicrystalline polymer polyether ether ketone by 3D printing // Materials Research Innovations. 2014. V. 18, N5. P. 5–16. DOI: 10.1179/1432891714Z.000000000898.Vogel D., Weißmann V., Rührmund L., Hansmann H., Bader R. Influence of nozzle temperature and volumetric filling on the mechanical properties of 3D-printed PEEK // Materials Testing. 2020. V. 62, N4. P. 351–356. DOI: 10.3139/120.111490.Vogel D., Weißmann V., Rührmund L., Hansmann H., Bader R. Influence of nozzle temperature and volumetric filling on the mechanical properties of 3D-printed PEEK // Materials Testing. 2020. V. 62, N4. P. 351–356. DOI: 10.3139/120.111490.Ritter T., Mc Niffe E., Higgins T., Sam-Daliri O., Flanagan T., Walls M., Harrison N.M. Design and modification of a material extrusion 3D printer to manufacture functional gradient PEEK components // Polymers. 2023. V. 15, N18. P. 3825. DOI: 10.3390/polym15183825.Ritter T., Mc Niffe E., Higgins T., Sam-Daliri O., Flanagan T., Walls M., Harrison N.M. Design and modification of a material extrusion 3D printer to manufacture functional gradient PEEK components // Polymers. 2023. V. 15, N18. P. 3825. DOI: 10.3390/polym15183825.Chaplin A., Capra C. Polymeric materials. Pat. US20170218199A1, August 3, 2017.Chaplin A., Capra C. Polymeric materials. Pat. US20170218199A1, August 3, 2017.Шахмурзова К.Т., Жанситов А.А., Курданова Ж.И., Байказиев А.Э., Саламов А.Х., Хаширова С.Ю. Синтез и свойства сополиэфирэфиркетонов на основе 1,4-дигидроксибензола и 4,4'-дигидроксидифенила // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. 2016. Т. 6, №3. С. 67–69. EDN:YLSFVK.Шахмурзова К.Т., Жанситов А.А., Курданова Ж.И., Байказиев А.Э., Саламов А.Х., Хаширова С.Ю. Синтез и свойства сополиэфирэфиркетонов на основе 1,4-дигидроксибензола и 4,4'-дигидроксидифенила // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. 2016. Т. 6, №3. С. 67–69. EDN:YLSFVK.Хаширова С.Ю., Жанситов А.А., Шахмурзова К.Т., Курданова Ж.И., Слонов А.Л., Байказиев А.Э., Мусов И.В. Синтез и свойства полиэфиркетона для применения в аддитивных технологиях // Известия Академии наук. Серия химическая. 2023. Т. 72, №2. С. 546–552. EDN: PCJPWI.Хаширова С.Ю., Жанситов А.А., Шахмурзова К.Т., Курданова Ж.И., Слонов А.Л., Байказиев А.Э., Мусов И.В. Синтез и свойства полиэфиркетона для применения в аддитивных технологиях // Известия Академии наук. Серия химическая. 2023. Т. 72, №2. С. 546–552. EDN: PCJPWI.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.