[发明专利]一种高强度聚苯硫醚及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料合成领域，具体涉及一种高强度聚苯硫醚及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚具有优异的耐化学腐蚀性，在200~220℃下可以长期使用，同时具有较好的尺寸稳定性。因此在航天航空、汽车、计算机、化工、纤维制造等领域得到广泛应用。

但是由于聚苯硫醚的合成较困难，比较难得到高分子量高强度的聚苯硫醚原料。且聚苯硫醚中苯环密度较高，使得其材料较脆，韧性较差。在纺丝应用过程中，由于对原料的性能要求较高，普通的聚苯硫醚的熔点高，流动性能较差，摩擦系数高，分子量低、低粘度的聚苯硫醚树脂在纺丝过程中还会造成纺丝容易断裂，因此在普通聚苯硫醚的纺丝中也存在一定的困难。中国专利CN101903576A公开了一种聚苯硫醚纺粘纤维，采用共混的方法使聚苯硫醚聚合物在300℃时具有约21500~28000Pa·S的零剪切粘度。该方法采用共混工艺虽然有一定效果，但聚苯硫醚的分散性和可纺性能无法得到进一步提高。

制备一种高分子量，高强度，流动性能好适合于纺丝工艺的聚苯硫醚树脂具有较高的市场潜力。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种高强度聚苯硫醚及其制备方法。制得的高强度聚苯硫醚具有分子量高，强度大，流动性能优异，能较好的满足聚苯硫醚纺丝工艺对原料流动性能的苛刻要求。

本发明的技术方案如下：

一种高强度聚苯硫醚，由包括以下重量份的组分制成：

对氯二苯           10mol，

Na₂S·9H₂O        8~14mol，

支化剂             0.5~2mol，

增稠剂             0.2~0.8mol，

成核剂             0.1~0.5mol，

二甲基乙酰胺       0.02~0.2mol，

预聚催化剂         0.02~0.4mol，

支化催化剂         0.01~0.02mol，

共聚催化剂         0.3~0.6mol，

复合溶剂          500~1000ml。

优选的，所述的高分子量聚苯硫醚的重均分子量为120000~150000。

优选的，所述的支化剂选自1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯或1,3,5-三氯苯中的一种或几种，优选的，所述支化剂为1,2,4-三氯苯。

优选的，所述的增稠剂为乙二胺四乙二酸钠与乙二醇200，乙二醇400，乙二醇1000或乙二醇4000按摩尔比1:（1~3）的混合物。

在聚合过程中使用乙二胺四乙二酸钠与乙二醇的混合物作为增稠剂，能提高聚苯硫醚在纺丝过程中的流动性能，使其能够满足纺丝生产的需求。

优选的，所述的成核剂为纳米碳酸盐；优选的，所述的纳米碳酸盐选自纳米碳酸钙、纳米碳酸锌、纳米碳酸镁或纳米碳酸钾中的一种或一种以上。

优选的，所述的预聚催化剂为苯甲酸钠和硝基对氯二苯按摩尔比为3:1的混合物。

优选的，所述的支化催化剂选自苯甲酸钠、碳酸钾、碳酸钠中的一种或几种。

优选的，所述的共聚催化剂选自氯化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钠、磷酸钠、磷酸锂中的一种或几种。

进一步优选的，所述的共聚催化剂为磷酸锂。

预聚催化剂、支化催化剂和共聚催化剂分别针对预聚、支化和共聚等不同的聚合反应要求，采用不同的催化剂，从而促进了各反应步骤的有效进行。

优选的，所述的复合溶剂为N-甲基咪唑与N-甲基吡咯烷酮的混合物，其中N-甲基吡咯烷酮占复合溶剂的体积百分比为10~25%。

目前聚苯硫醚合成体系多采用N-甲基吡咯烷酮或六甲基磷酰三胺作为溶剂，该溶剂体系的缺点是溶剂成本较高，且催化剂的用量较大，从而造成废水多，处理困难，而本发明采用采用N-甲基咪唑与N-甲基吡咯烷酮的混合物作为复合溶剂，复合溶剂本身对催化剂有一定的增效作用，可以使催化剂的用量大幅降低，特别是共聚催化剂采用磷酸锂时，催化增效效果更加明显。

二甲基乙酰胺的加入可以提高聚合得到的高强度聚苯硫醚的熔点，和增稠剂一起用于改善聚苯硫醚的纺丝性能。

一种上述高强度聚苯硫醚的制备方法，包括以下步骤：