[发明专利]在碳酸钠的存在下制造聚(芳基醚酮)的方法

说明书

发明领域

本发明涉及具有一种特定粒度分布的碳酸钠(Na₂CO₃)在制备聚(芳基醚酮)类、尤其是PEEK中的用途。使用所述碳酸钠制造的聚(芳基醚酮)也构成本发明的一部分，连同包含所述聚(芳基醚酮)的物质的组合物以及成型物品。

本发明还涉及一种用于提供具有一种特定粒度的碳酸钠的方法，该方法尤其好地适合于制备聚(芳基醚酮)类。

发明背景

聚(芳基醚酮)(即PAEK)是在所致力于的不同领域中有用的一种熟知类别的工程聚合物。聚(醚醚酮)(PEEK)以及聚(醚酮)(PEK)是最常见的PAEK。PEK和PEEK是高强度、抗辐射的工程塑料，其结构结合了醚以及酮基团二者。二者都是热稳定的并且是高度耐化学品的。总体而言，PAEK是通过芳香族的亲核取代制备的。例如，对苯二酚可以用作一种亲核组分，该组分是使用一种碱例如NaOH、Na₂CO₃、K₂CO₃或Na₂CO₃与K₂CO₃的一个组合来去质子化的。产生的酚盐然后可以与例如一种芳香族二卤化合物、特别是一种二卤二苯甲酮(例如4，4’-二氟二苯甲酮)通过亲核取代进行反应以形成一种PAEK(例如PEEK)，其中该二卤二苯甲酮的卤原子起到离去基团的作用。除对苯二酚之外常用作PAEK合成中的单体的某些二亲核体是双酚类，例如4，4’-二羟基二苯甲酮、4，4’-联苯酚、1，4-双(对羟基苯甲酰基)苯、1，3-双(对羟基苯甲酰基)苯、……当要合成一种支链或交联的PAEK时，总体上除芳香族的二亲核体以及芳香族的二卤化合物之外还使用芳香族三亲核体、芳香族多(＞3)亲核体、芳香族三卤化合物，芳香族多(＞3)卤化合物、以及它们的混合物。

通常，此类PAEK反应是在一种溶剂中进行的；该溶剂可以是或可以包含二苯砜。此外，该反应经常但并非总是使用一种共溶剂(它与水形成一种共沸混合物以帮助除去反应混合物中的水)(例如对二甲苯)来进行的。

就本发明人的知识所及，碳酸钠粒度对由其生成的PAEK的特征的影响还未充分或系统地进行研究。

例如，U.S.4,320,224(Rose等人)描述了通过使4，4′-二氟二苯甲酮与对苯二酚在至少一种碱金属碳酸盐或碳酸氢盐的存在下进行反应来制备PEEK。具体而言，Rose的实例3(用于对比的目的而提供)描述了使用一种特定的无水碳酸钠作为唯一的碱金属碳酸盐或碳酸氢盐制造PEEK的聚合过程；因此制造出的PEEK受制于一个低的IV(等于0.48)以及一种相当深的颜色(吸光度为0.20)。准确地说，Rose传授了(值得注意地在第7栏，第46-50行)仅使用的碳酸钠或碳酸氢钠导致了形成低分子量的、深色脆性PEEK，并且作为唯一的补救措施提出了代之使用更高级的碱金属碳酸盐或碳酸氢盐(例如K₂CO₃)，单独地亦或与Na₂CO₃混合。不幸地是，Rose所提出的补救措施总体上并非如所希望的那样合适；确实，使用K₂CO₃或另一种更高级的碱金属对聚合物的特性有某些不利影响(产生了凝胶以及变色的聚合物)，如在ICI专利申请EP001879以及Zhuo N.，Yubin Z.，Zhongwen W.，Xinyi T.，Polymer Materials Science and Engineering，1989，N 3，P 64-68中所描述的。Rose完全忽视了这些。此外，Rose没有提供有关实例3的碳酸钠的粒度分布的信息，除外它是通过500μm筛而筛分的；事实上，基于产生的PEEK的低IV以及深颜色，考虑到诸位申请人本案的贡献可以后验地推断Rose所使用的碳酸钠非常有可能具有远大于250μm的D₉₀。更准确地说，考虑到目前最广泛可得的碳酸钠是致密碳酸钠(其D₅₀典型地是约400μm)，非常有可能的是Rose的碳酸钠是通过500μm的筛子筛分的一种致密碳酸钠，并且所进行的筛分操作显然没有排除包含在该致密碳酸钠中的、具有400μm至小于500μm的直径的大量颗粒。最后，应注意的是，Rose并没有提供任何有关这种碱金属碳酸盐或碳酸氢盐的粒度分布对该PEEK聚合过程以及聚合物特性可能具有的有可能的重要性的信息。