[发明专利]高纯度二苯砜、其制备以及用于制备聚(芳基醚酮)的用途

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年10月24日提交的美国临时申请号61/108,096、于2008年10月24日提交的美国临时申请号61/108,097、以及于2008年12月23日提交的美国临时申请号61/140,205的权益，为所有目的将这些申请的全部内容通过引用结合在此。

发明领域

本发明涉及高纯度的二苯砜、用于生产此种高纯度溶剂的方法、以及它在一种通过芳香族亲核取代来制备改进的聚(芳基醚酮)聚合物的方法中的用途。

发明背景

聚(芳基醚酮)聚合物(即，PAEK聚合物)在所致力的不同领域中是一种普遍已知类别的工程聚合物，其结构结合了醚和酮基团。聚(醚醚酮)(PEEK)和聚(醚酮)(PEK)是最常见的PAEK。PEK和PEEK是高强度、抗辐射的工程塑料，是热稳定的并且高度耐化学品的。

用于制备这些聚合物的方法可以在例如美国专利号3,953,400、3,956,240、3,928,295和4,176,222中找到，将这些全部都通过引用结合在此。总体上，PAEK聚合物是通过芳香族的亲核取代来制备的。例如，可以使用一种双酚作为亲核组分，将其用一种碱如NaOH、Na₂CO₃或K₂CO₃来去质子。然后生成的双酚盐(bisphenolate)可以与一种二卤化的单体(例如，一种二卤二苯甲酮像二氟二苯甲酮)进行反应而通过亲核取代来形成PEEK，其中该二卤二苯甲酮的卤素原子作为离去基团起作用。对于高温方法(即，要求反应温度高于250℃、更特别地高于300℃)，氟是优选的卤素。氟化的单体的实例由结构1至6(4，4’-二氟二苯甲酮(1)、1，4-双(4’-氟苯甲酰基)苯(2)、1，3-双(4’-氟苯甲酰基)苯(3)等等)所代表。通常，此类PAEK反应是在一种溶剂中进行，该溶剂是或包含二苯砜(DPS)。对于此类高温方法，要求一种高纯度的溶剂。

在本发明人的知识范围内，仅有两份文件涉及了在一种聚醚制造方法中对二苯砜的回收。

在JP 2004/315764中，二苯砜通过沉淀作用被回收。此外，通过蒸馏顺序地一方面回收了一种低沸点有机溶剂或一种低沸点有机溶剂与水的混合物(均相或非均相共沸物)，并且另一方面回收了水。

在JP 2007/238890中，添加水用以帮助去除低沸点溶剂。高水平的无机盐的存在增加了腐蚀设备的风险，尤其是在高温下。

因为最经济可行的制造PAEK的方法典型地涉及对反应溶剂的再循环，该反应溶剂包括DPS、主要由其组成、或由其组成，并且鉴于高温回收/蒸馏/纯化DPS的困难，一种优选地并不涉及DPS的蒸馏并且提供高纯度DPS的低温回收操作(例如，＜150℃，优选地＜70℃，更优选地低于65℃)是高度希望的。

发明概述

出人意料地，诸位发明人已经发现二苯砜(DPS)中的某些杂质对于在其中生产的PAEK的特性有不利的影响，这些特性包括颜色、熔体稳定性、分子量、结晶性等中的一项或多项，并且在此识别出这些杂质并提供用于从以下物质中去除此类杂质的方法：

-从新的或未使用的DPS(即，之前未在PAEK反应中或任何其他方法或应用中使用的DPS，例如，可商购的DPS)中，此后称为“新的”DPS，以及

-从之前在PAEK制造或某种其他方法或应用中使用过的DPS中，此后称为“回收的/再循环的/再使用的”DPS或简称为“用过的”DPS。

因此本发明涉及高纯的DPS。

本发明还涉及用于生产此种高纯度溶剂的方法。具体地说，本发明涉及一种用于从聚(芳基醚酮)的制备中所得到的溶液中分离一种固体二苯砜的方法，其中，将该二苯砜在所述溶液中的溶解度通过以下方式降低至等于或低于1.5wt％的水平：

a)将一种非溶剂加入该溶液中；或者

b)将该溶液加入一种非溶剂中；或者

c)通过一种低温蒸发方法来去除该溶液中存在的一部分低沸点有机溶剂，在此之前或之后将一种非溶剂加入该溶液中；或者

d)冷却该溶液；或者

e)a)、b)、c)和d)中两项或更多项的一种组合。

在以上方法中，该分离出的固体二苯砜优选就是在用于制备一种聚(芳基醚酮)(PAEK)的方法(如下文中详述的)中所使用的二苯砜。