Синтез и свойства сополимеров на основе полиэфирэфиркетона с регулируемой степенью кристалличности

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. Chaplin A., Capra C. Polymeric materials. Pat. US20170218199A1, August 3, 2017.

18. 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.

19. 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.