[发明专利]一种花束状结构聚苯硫醚的制备方法

说明书

本发明提供了一种花束状结构聚苯硫醚的制备方法，属于材料制备领域。本发明首先将九水硫化钠经过高温隔氧处理得到无水硫化钠，再将无水硫化钠经过中温过滤得到粉末状的无水硫化钠，然后与对二氯苯同时加入到反应器中进行预聚合处理，得到具有规整片层状结构的聚苯硫醚，最后将片层状结构的聚苯硫醚通过高温进行二次聚合，得到具有花束状结构的聚苯硫醚，这种聚苯硫醚具有较多的孔隙结构，因此可以很容易的在空隙中引入各种基团（大分子/金属氧化物或者药物等），从而制得由各种基团修饰的聚苯硫醚复合材料。

技术领域

本发明涉及一种聚苯硫醚的制备方法，尤其涉及一种花束状结构聚苯硫醚的制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

聚苯硫醚（Polyphenylene sulfide，缩写PPS）是分子中含有对亚苯基硫醚重复结构单元的聚合物，是一种新型功能性工程塑料，在电子、汽车、机械及化工领域均有广泛应用。聚苯硫醚是硫化钠与对二氯苯在有机溶剂中发生亲核取代反应后得到的产物，聚苯硫醚的微观形态有片层状、空心球状、棒状、花状等结构，可以横向尺寸扩展到几微米，也可以纵向伸长，因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。聚苯硫醚可视为一种非传统的新型材料，具有稳定机械尺寸、高绝缘性、高韧性、耐溶剂、耐高温等许多优良的特性。聚苯硫醚是一种两疏性物质，在其苯环与硫原子的交替排列的结构中可以看出其稳定性非常强，基本不溶任何溶剂，从而决定它的宏观性质。因此，聚苯硫醚可如同催化剂载体或者复合材料基底存在，加入活性剂可以降低界面间的能量。因此，具有更多孔隙结构的聚苯硫醚可以更好的与其它材料发生复合，因而得到更好的材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种花束状结构聚苯硫醚的制备方法。

本发明花束状结构聚苯硫醚的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）无水硫化钠的制备

将九水合硫化钠分散于N-二甲基吡咯烷酮中，通入氮气隔氧保护，于150~170℃下反应1.5~3 h，过滤，洗涤，干燥，得到粉末状的无水硫化钠。

反应过程中，引入的N-二甲基吡咯烷酮为强极性有机溶剂，可以最大溶解硫化钠这种盐，使其在之后的聚合过程中Na⁺浓度增加，增加对亲核反应的促进作用。同时二价硫离子在高温空气中极容易被氧化，因此，在脱水阶段的有机溶剂也具有保护在水溶液的表面，防止硫离子被氧化。为了达到更好的效果，在反应中持续通入氮气，且通入氮气的气体速率为 10~15 mL/min。九水合硫化钠以1:10~1:15g/mL的质量体积比分散于N-二甲基吡咯烷酮。

（2）催化剂无水氯化锂的制备

将一水合氯化锂分散在N-二甲基吡咯烷酮中，于150~170℃下反应，收集馏出液；待馏出液几乎不含水时，停止加热并降温至室温，得到无水氯化锂溶液。一水合氯化锂与N-二甲基吡咯烷酮的体积比为1:2~1:3

将氯化锂分散在有机溶剂中的目的主要有：溶剂的极性大可以溶解更多催化剂，利于加快催化反应；其次，可以与其他步骤中使用的溶剂相同，避免了在反应中引入过多杂质。高温加热的目的是使上述溶液中的水在高温作用下挥发出溶液。

（3）片层状聚苯硫醚的制备

将上述制备的无水硫化钠、氯化锂溶液混匀，在油浴、搅拌下持续通入氮气；先升温至45~50℃，搅拌下加入氢氧化钠调溶液至pH=13~14，再升温至70~80℃，继续搅拌下加入对二氯苯，得到墨绿色溶液；然后升温至220~225℃，恒温反应2~2.5 h；此时溶液为黑色，洗涤，过滤，干燥，得到片层状的聚苯硫醚。

氯化锂与无水硫化钠的质量比为1:4~1:5；对二氯苯与硫化钠的质量比为1:1.5~1:2。