[发明专利]一种三维网络状结构聚苯硫醚的制备方法

说明书

本发明提供了一种三维网络状结构聚苯硫醚的制备方法，首先将九水硫化钠经过高温隔氧处理得到无水硫化钠，以碳酸钾与氯化锂为组合催化剂，与上述制备的无水硫化钠溶液混匀，用氢氧化钠调溶液至pH=13~14，然后升温至70~80℃，加入对二氯苯，搅拌下持续通入氮气；然后升温至220~225℃，恒温反应2~2.5 h；洗涤，过滤，干燥，得到片层状的聚苯硫醚；最后将片层状结构的聚苯硫醚通过高温进行二次聚合，得到具有三维网络状结构的聚苯硫醚，这种聚苯硫醚具有更大的比表面积，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），从而用于制备比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，尤其涉及一种三维网络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、球状、花状、网状等结构，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三维网状结构聚苯硫醚的制备方法。

本发明三维网状结构聚苯硫醚的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）无水硫化钠溶液的制备

将九水合硫化钠分散于N-二甲基吡咯烷酮中，持续通入氮气隔氧保护，于150~160℃下反应1.5~2 h，得到无水硫化钠溶液。

为了达到更好的效果，九水合硫化钠以10~13g/mL的质量体积比分散于N-二甲基吡咯烷酮中。持续通入氮气的气体速率为 10~15 mL/min。

（2）片层状聚苯硫醚的制备

以碳酸钾与氯化锂为组合催化剂，与上述制备的无水硫化钠溶液混匀，用氢氧化钠调溶液至pH=13~14，然后升温至70~80℃，加入对二氯苯，搅拌下持续通入氮气，此时溶液为墨绿色；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。

组合催化剂中，碳酸钾与氯化锂的质量比为1:4~1:4.4，组合催化剂与无水硫化钠的质量比为1:4~1:5。为了有利于加快催化反应，将组合催化剂以1:10~1:11 g/mL的质量体积比分散于N-二甲基吡咯烷酮。

反应中加入氢氧化钠调至溶液碱性的原因是二价硫离子在溶液中为弱酸性物质，而亲核取代反应中弱碱性条件更容易反应；氢氧化钠和碳酸钾同时也作为反应助剂，促进了亲核取代反应。

对二氯苯与硫化钠的质量比为1:1.5~1:2。反应中硫化钠与对二氯苯为聚合物提供原料，在此基础上进行链增长反应，生成高度聚合的聚苯硫醚；在洗涤过程中用去离子水热过滤，乙醇淋洗，将反应过程中产生的低聚物、无机盐等杂质除净。

（3）三维网络状聚苯硫醚的制备

将上述制备的片层状聚苯硫醚分散到N-二甲基吡咯烷酮中，于 270~275℃搅拌反应1.5~2h，得到白色沉淀的物质；降温后加入去离子水，过滤，用去离子水与乙醇的混合液反复洗涤，过滤，干燥，得到三维网络状聚苯硫醚。