[发明专利]一种生产聚苯硫醚的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料的生产工艺，尤其涉及一种生产聚苯硫醚的工艺。

背景技术

聚苯硫醚简称PPS，其具有优良的热稳定性、短期耐热性和长期连续使用的热稳定性，以及良好的耐腐蚀性、粘接性和流动性，同时PPS具有很低的介电常数、电感应率和介质损耗因素，在高温、高湿等环境下具有优良的绝缘性和介电特性等。因此，作为一种性能优异的特种工程塑料，已广泛应用于汽车、电气电子及机械等领域。

目前，聚苯硫醚的合成路线有多种，但已经工业化或具有工业化价值的路线只有两条：一条是已经工业化的Phillips路线(即硫化钠法)，另一条是具有工业化价值的硫黄溶液缩聚路线(即硫黄溶液法)。由于PPS良好的发展潜力和市场前景，加上PPS用途涉及军工领域，因此，聚苯硫醚树脂的工艺一直由国外公司垄断。

国外成功的硫化钠法都以精制工业硫化钠(含水)和对-二氯苯为原料在极性有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中进行加压缩聚，区别在于各自的催化体系和工艺控制条件与手段，这是聚苯硫醚研究中最通用的合成方法，同时也是最成熟的工业化路线。目前，国内进行聚苯硫醚开发的绝大部分单位采用了釜外脱水的方式制备无水硫化钠，再在极性有机溶剂六甲基磷酰三胺中与对-二氯苯于常压下进行反应这样一条不成熟的工艺路线，生产中往往在硫化钠的精制方面就遇到较大困难，加之反应催化体系落后，工艺控制困难，导致溶剂回收率低，生产成本高，产品重现性差，分子量低，因而使得这些研发和试验纷纷以失败告终。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、工艺简单、合成树脂性能优良、溶剂回收率高的生产聚苯硫醚的工艺。

为解决上述问题，本发明所述的一种生产聚苯硫醚的工艺，包括以下步骤：

(1)将多水硫化钠、氯化锂和溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)按20～25∶2～6∶70～80的重量比混合，在150～210℃温度下与惰性气体共沸蒸馏脱水，得到混合蒸汽和无水硫化钠；

(2)从所述步骤(1)中的混合蒸汽精馏分离出溶剂NMP，其余蒸汽则冷却为脱水冷却液；

(3)在无水硫化钠中首先按摩尔比1∶1加入对二氯苯，然后按1mol混合物分别加入450～650ml的NMP、30～50g的氯化锂，在210～230℃温度下反应3～4小时后，在250～270℃温度下反应1～2小时至反应完全，停止反应，得到聚苯硫醚和氯化钠的混合物；

(4)将所述步骤(3)中所得的混合物进行分离，得到聚苯硫醚树脂和混合液；

(5)依次对所述步骤(4)所得的聚苯硫醚树脂进行常规洗涤、酸性洗涤、碱性洗涤、漂洗、清水冲洗，得到纯化的聚苯硫醚树脂；

(6)将所述步骤(4)所得的混合液与所述步骤(2)所得的脱水冷却液混合，经减压除水后进行沉降分离，得到分离液和分离滤饼；

(7)将所述步骤(6)所得的分离液进行蒸馏，回收大部分溶剂NMP，并得到残液；

(8)将所述步骤(6)所得的分离滤饼与所述步骤(7)所得的残液混合后，按混合物质量的3～5％加入质量浓度为0.2～1.0％的二甲苯溶液，在10～120℃温度下、以10～20℃/h的速度进行结晶降温，回收氯化锂，并得到结晶液；

(9)将所述步骤(8)所得的结晶液在190～310℃温度下蒸馏40～60分钟，回收其余的溶剂NMP。

所述步骤(1)中的惰性气体为氮气。

所述步骤(5)中的常规洗涤是指用脱盐水萃取溶剂NMP进行洗涤。

所述步骤(5)中的酸性洗涤是指先用质量浓度为25～35％的盐酸浸泡，再用脱盐水进行洗涤。

所述步骤(5)中的碱性洗涤是指采用质量浓度为15％的氢氧化钠溶液进行洗涤。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本发明采用釜内加热共沸脱水的方法获得无水硫化钠，因此，不但简化了脱水工艺，而且提高了脱水效率，同时可减少20～30％的溶剂NMP初始投入量、降低了助剂的损耗，从而有效地降低了最终产品的生产成本5％左右，克服了传统工艺溶剂和助剂投入量大，回收周期长且回收损耗大的弊病。

2、由于本发明采用多种复合方法对树脂进行清洗，改变了传统的水洗工艺，因此，使得树脂的性能得到大幅提升(参见表1)。

表1清洗结果对比