[发明专利]一种低温快速合成聚芳硫醚砜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种低温快速合成聚芳硫醚砜的方法。

背景技术

聚苯硫醚砜(PASS)属于耐热高性能树脂，被作为热塑性高性能复合材料的基体和特种工程塑料使用，PASS的优良性能使其具有良好的发展潜力和市场前景。由于PASS密度小、强度高，利用它制成的复合材料具有优良的耐高温性和优异的耐化学腐蚀性，在航天、航空、汽车、军工等领域有着广泛的应用前景，比如，可采用模压成型技术制成飞机的前机身等，也可制成优良的绝缘薄膜和耐温、耐腐蚀的分离膜，分别应用于电气绝缘和离子交换、电化学电池、燃料电池等。

从20世纪70年代开始，美国菲利普斯石油公司一直致力于PASS的研究，并获得了一系列的专利，其研究内容包括：高分子量PASS树脂的合成，PASS树脂的纯化，PASS复合材料的制备及性能等。PASS的合成工艺路线通常有常压法、高压法、PPS氧化法，目前，国内外PASS的工业化生产主要是以4,4’-二氯二苯砜和硫化钠为单体在高压釜内进行缩聚反应的高压法合成路线，该法不仅需要较高的反应温度和较长的反应时间。由于高温、高压以及反应时间长等诸多因素的影响，导致反应过程不易控制、产品质量不稳定、配方重复性较差，给工业化生产带来困难，同时得到的PASS树脂特性粘数也较低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种低温快速合成聚芳硫醚砜的方法，通过合理控制各物料配比及加料方式，在较低温度下、较短时间内即可生产出性能优异的聚芳硫醚砜树脂，从而大大简化生产操作，缩短合成周期，节约能耗，有利于工业化放大生产。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种低温快速合成聚芳硫醚砜的方法，所述合成聚芳硫醚砜的方法包括以下步骤：

(1)将N-甲基吡咯烷酮和4,4’-二氯二苯砜投入反应釜中，通热的导热油将反应釜升温至70-100℃，恒温搅拌10～30min，使4,4’-二氯二苯砜充分溶解，得到均一溶液；

(2)将含水硫化钠和氢氧化钠投入反应釜中，维持反应釜温度70-100℃，恒温搅拌20～40min，在加热、搅拌作用下与步骤(1)得到的均一溶液充分混合均匀；

(3)通冷却水给反应釜降温，当釜内温度降至60～100℃时，将复合催化剂的水溶液缓慢滴加至反应釜中，所述复合催化剂为氯化锂和醋酸锂的混合物；

(4)通热的导热油将反应釜内物料升温至釜内温度不低于140℃(低于140℃会有反应不完全现象)；反应时间不超过2.5h(超过2.5h可能使所得聚芳硫醚砜树脂会分解)，得到含有聚芳硫醚砜树脂的固液混合物；

(5)将步骤(4)得到的所述固液混合物洗涤、干燥后得到聚芳硫醚砜产品。

优选的，所述制备方法中，各组分的摩尔份数分别为：含水硫化钠1.0～1.02份，4,4’-二氯二苯砜1.0～1.02份，复合催化剂0.5～0.9份、氢氧化钠0.1～0.2份，N-甲基吡咯烷酮9～13份、蒸馏水7～10份。

优选的，步骤(2)所述含水硫化钠中硫化钠的重量百分数含量为30～65％。

优选的，步骤(3)所述复合催化剂的水溶液的配制方法为：将蒸馏水和复合催化剂投入溶解釜中，搅拌20～40min，即得所述复合催化剂的水溶液。

优选的，步骤(3)所述复合催化剂的水溶液的最佳滴加温度为70～80℃。

优选的，步骤(3)复合催化剂的水溶液的滴加，滴加时间不得少于30min，滴加过程控制缓慢，能够保证反应过程的稳定性。

优选的，步骤(4)所述反应过程中釜内温度为140-180℃，反应时间为1-2.5h。

优选的，步骤(5)所述干燥的温度不高于110℃，否则所得聚芳硫醚砜树脂会氧化变色。

以上所述技术方案中，其制备原理是：原料含水硫化钠和4,4’-二氯二苯砜在溶剂、复合催化剂、助催化剂的共同作用下，于较低温度下、较短时间内通过聚合反应得到性能优异的聚芳硫醚砜树脂。

基于上述阐述，本申请技术方案与现有技术相比，其有益效果为：

(1)通过以上技术方案，采用含水硫化钠、4,4’-二氯二苯砜为主要原料，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，氢氧化钠和水为助催化剂，醋酸锂和氯化锂为复合催化剂进行聚芳硫醚砜的制备，在制备过程中，通过合理控制各物料配比及加料方式，在较低温度下、较短时间内即可生产出性能优异的聚芳硫醚砜树脂，从而大大简化了生产操作，缩短了合成周期，节约了能耗，用这种方法得到的聚芳硫醚砜树脂成本低，具有较大的市场竞争力；