[发明专利]聚苯醚方法

说明书

发明背景

聚苯醚是一类已知具有优良的抗水性、尺寸稳定性、固有阻燃性以及高氧渗透性和氧/氮选择性的塑料。通过将聚苯醚与各种其他塑料共混能够调节性质例如强度、硬度、化学抗性和耐热性以满足宽范围的消费产品的需求，例如卫生洁具、电气箱、汽车部件和线缆绝缘件。

由于其广泛的用途，对聚苯醚的制备方法的改进仍是活跃的研究领域。通常，聚苯醚是通过在聚苯醚溶剂、催化剂金属离子和至少一种催化剂胺配体存在下空间受阻酚的氧化聚合而合成的。因此通常，聚苯醚反应混合物不仅包括所需的聚苯醚，而且还包括聚苯醚溶剂、催化剂金属离子和催化剂胺配体，以及有色杂质和有味杂质。在从反应混合物中分离聚苯醚时，必须将催化剂金属离子、催化剂胺配体、有色杂质和有味杂质的量都降低到可接受的水平。如果有色杂质和催化剂金属离子未从聚苯醚中除去，那么其将面临差的热和氧化稳定性，且在高于250℃的熔融共混、挤出和成型过程中其将会变色。

聚苯醚的一种纯化方法包括用聚苯醚的抗溶剂(例如甲醇)使固体聚苯醚从在聚苯醚溶剂(例如甲苯)的溶液中沉淀出来。在此方法中，将沉淀出的聚苯醚过滤、用抗溶剂洗涤、并非必要地用抗溶剂再次浆态化，过滤并再次洗涤。然后通过干燥除去残余的抗溶剂。这种方法的缺点是固体操作设备的资本成本、固体聚苯醚的较高处理成本和所需大量的抗溶剂。

能够通过用螯合剂的水溶液洗涤在聚苯醚溶剂中的聚苯醚溶液除去催化剂金属离子(例如铜离子)。例如参见授予Bennett的美国专利号3,838,102。授予Eliassen等的美国专利号4,237,265公开了在萃取器中的并流和逆流液液萃取使得保持连续的水相而离散的聚苯醚溶液相连续被水相接触。水相是水和具有1-4个碳原子的烷醇的混合物。该方法需要与聚苯醚溶液相相比较大体积的水相，特别地水相与聚苯醚溶液相的体积比为1:1-10:1，螯合剂在水相中。该方法具有至少两个缺点。第一个，相对于所制备的聚苯醚的量，使用较大量的包括水和烷醇的水相，这意味着使用大量的烷醇。这种高烷醇用量增加了该方法的成本。而且，因为水相包含大量的可燃的烷醇，因此在该水能够处理掉之前必须将烷醇从水中除去。例如，当该烷醇是甲醇时，必须通过蒸馏(一种耗能很高的方法)除去甲醇。

去除催化剂的另一种方法公开在授予Berger等的美国专利号4,654,418中。将聚苯醚溶液在混合步骤中与螯合剂水溶液结合，送往沉降器进行相分离，并用另外的螯合剂水溶液重复该方法。该螯合剂水溶液从第二步循环到第一步，这样将总有机相与水相的比例提高到1.0:0.1-1:1.0。然而，由于其是连续的方法，因此需要两个混合罐和两个沉降罐。而且，Berger未公开该方法从聚苯醚中去除有色杂质的有效性。

去除催化剂的另一种方法公开在授予Braat等的美国专利号6,576,738中。Braat描述了通过添加至少一种极性溶液形成两相混合物而从聚苯醚溶液中去除铜催化剂的方法。使用液液离心分离两相。将极性溶剂添加到经分离的聚苯醚溶液中以形成第二两相混合物，也使用液液离心对其分离。所得到的聚苯醚溶液具有小于约1.1毫克/千克(1.1ppm)的铜含量。由于水相和聚苯醚溶液之间的低密度差，因此需要液液离心实现相分离。去除催化剂的相关方法公开在Delsman等的美国专利申请公开号US2007/0299243 A1中。在Delsman中，也在液液离心中分离聚苯醚溶液和螯合剂溶液。然而，离心停留时间小于或等于60秒。为了得到小于1毫克/千克(1ppm)的铜含量，需要两次水洗，第一次包括螯合剂。通过聚苯醚溶液的重力分离和水洗不能实现小于1毫克/千克(1ppm)的铜含量。Delsman未公开该方法从聚苯醚中去除有色杂质的有效性。

现有技术中仍需要克服与用抗溶剂沉淀固体聚苯醚相关的问题(即固体操作设备的资本成本、固体聚苯醚的较高处理成本和需要大体积的抗溶剂)的聚苯醚纯化方法。现有技术中还仍需要降低抗溶剂用量的聚苯醚净化方法。需要该方法不仅去除催化剂金属离子，而且去除有色杂质，由此改善分离出的聚苯醚的颜色以及热和氧化稳定性。

发明内容