[发明专利]聚芳醚砜-腈树脂及其工业化合成方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种聚芳醚砜-腈树脂及其工业化合成方法。

背景技术

聚芳醚砜是英国ICI公司开发的高性能工程塑料，它是由分子主链中的芳环或者芳杂环通过氧醚键与四面体构型的砜基连接而成的高分子，具有高的玻璃化转变温度、高温抗蠕变性、良好的耐溶剂性、优异的热氧化稳定性与金属附着力佳等诸多优点，广泛的应用于电子、电器、机械、汽车、医疗器具以及不粘涂料等领域。目前聚芳醚砜的合成仍存在着一些不足之处，如难以得到高分子量聚合物、需要除去聚合物中的金属盐和昂贵的高沸点溶剂、产物亲水性差等。因此解决这类问题将使聚芳醚砜得应用更加广泛。

聚芳醚腈是一类侧链上具有腈基的热塑性聚合物，它是从二十世纪八十年代以来首先为国防军工和尖端技术的需求而发展起来的一类综合性能优异的结晶型高分子材料，具有很高的耐热性、阻燃性、机械强度、防紫外线和抗蠕变性好等优良特性。其综合性能与聚芳醚酮相当，可广泛应用于航空航天、电子封装、机械制造、汽车零件等领域。

四川大学唐安斌等人报道了一种含酚酞结构聚芳醚腈砜及其制造方法(专利号为：ZL98112052.0)，将砜基引入到聚芳醚腈主链上获得一类主链含砜基，侧链含腈基的的聚芳醚砜-腈热塑性高分子；所得含酚酞结构聚芳醚腈砜具有较高的分子量和耐热性，可用作渗透膜材料和绝缘材料。由于该专利所得的聚芳醚腈砜溶解性好，可采用溶液加工制备高热稳定性的薄膜或者制成涂料使用，但是本发明的发明人实验中发现利用上述专利报道的方法所得含酚酞结构的聚芳醚腈砜在高温下使用双螺杆挤出熔融加工的时候，酚酞结构中的内酯键容易断裂分解，所以该含酚酞结构聚芳醚砜腈树脂并不能利用熔融加工的方法将其加工成相应塑料产品，并且所得聚芳醚腈砜力学性能较差(所得聚芳醚腈砜的拉伸强度为33.89-82MPa)，因此限制了所得含酚酞结构聚芳醚腈砜的工业化生产和应用。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供了一种学性能优异的聚芳醚砜-腈树脂，且所得聚芳醚砜-腈可采用熔融法等多种加工方法将其制成所需塑料制品，拓宽了其应用领域；其结构式为：

其拉伸强度在83～120MPa，50≤n+m≤80；其中，Ar为对苯二酚、间苯二酚、双酚A、双酚F、联苯二酚、4，4′-二羟基二苯砜中的一种。

优选的，所述聚芳醚砜-腈树脂拉伸强度在95～120MPa，所述Ar为对苯二酚、间苯二酚、双酚A、联苯二酚中的一种。

本发明还提供了上述聚芳醚砜-腈树脂的工业化合成方法，包括以下步骤：

(1)聚合反应：

砜-腈料、芳香族二元酚为反应原料，在非质子强极性溶剂、催化剂、脱水剂的作用下反应获得聚芳醚砜腈溶液；其中，砜-腈料与芳香族二元酚为等摩尔配比，砜-腈料由4，4′-二卤二苯砜和2，6-二卤苯甲腈组成；所述芳香族二元酚为对苯二酚、间苯二酚、双酚A、双酚F、联苯二酚、4，4′-二羟基二苯砜中的一种；

(2)后处理

将上述聚芳醚砜-腈溶液沉淀，沉淀物研磨成粒径≤0.1mm的粉末，将粉末用有机溶剂浸泡后固液分离，固体经pH值5-7的水洗涤、过滤、干燥得本发明的聚芳醚砜-腈树脂。

优选的，步骤(1)中：砜-腈料、芳香族二元酚为反应原料，在非质子强极性溶剂、催化剂、脱水剂的作用下于140～170℃常压反应2～4小时，去除脱水剂后升温至190-210℃反应4～6小时获得聚芳醚砜腈溶液。

优选的，步骤(1)中反应原料、催化剂、非质子强极性溶剂、脱水剂的摩尔配比为：砜-腈料∶芳香族二元酚∶催化剂∶非质子强极性溶剂∶脱水剂＝1∶1∶1.1～1.5∶3～10∶1.2～1.5。

优选的，所述4，4′-二卤二苯砜为4，4′-二氯二苯砜。

优选的，所述2，6-二卤苯甲腈为2，6-二氯苯甲腈。

优选的，所述芳香族二元酚为对苯二酚、间苯二酚、双酚A、联苯二酚中的一种。

优选的，所述催化剂为碱金属碳酸盐；优选为无水碳酸钠、无水碳酸钾或无水碳酸氢钠中的至少一种；更优选为无水碳酸钾。

优选的，所述非质子强极性溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的至少一种；更优选为N-甲基吡咯烷酮。

优选的，所述脱水剂为烷基苯或卤代苯；优选为甲苯、二甲苯或氯苯中的至少一种；更优选为甲苯。

优选的，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种。